KR101819948B1 - 곡선 캐뉼라 - Google Patents

Abstract

곡선 캐뉼라의 곡선 부분의 단면은 타원 모양이다. 이 타원은 타원의 주축이 일반적으로 곡선 부분의 휨 반경과 정렬되도록 배향된다. 한 양태에서, 캐뉼라 튜브는 내벽의 곡률 반경이 기구 삽입 동안 곡선 부분과 접하는 기구 구성요소의 외부 반경에 근접하도록 타원화된다. 이 제1 양태에서, 기구 구성요소와 캐뉼라 사이에 더 폭이 넓은 접촉 지점 면적이 생기며, 이것은 삽입 동안 마찰과 스틱-슬립을 감소시킨다. 다른 양태에서, 캐뉼라 튜브는 내벽의 곡률 반경이 기구 삽입 동안 곡선 부분과 접하는 기구 구성요소의 외부 반경보다 작게 되도록 타원화된다. 이 제2 양태에서, 기구 구성요소와 캐뉼라 사이에 2개의 두 접촉 지점이 확립되며, 이것 역시 기구 삽입 동안 마찰 및 스틱-슬립을 감소시킨다. 또한, 캐뉼라를 삽입하는 사람이 삽입 동안 캐뉼라를 적절히 비틀 수 있도록 돕기 위해서 곡선 캐뉼라의 길이를 따라 원주 배향을 바꾸는 캐뉼라 배향 표식이 개시된다.

Description

곡선 캐뉼라{CURVED CANNULA}

관련 출원의 상호 참조

본 출원은 가 미국 특허출원 제61/321,020호(2010년 4월 5일 제출; "곡선 캐뉼라"를 개시한다)의 우선권을 주장하며, 이것은 본원에 참고자료로 포함된다.

기술분야

본 발명의 양태들은 최소 침습 수술, 더 구체적으로는 최소 침습 로봇 수술 시스템, 좀더 구체적으로는 최소 침습 로봇 수술 시스템용 캐뉼라에 관한 것이다.

최소 침습 수술의 이점은 잘 알려져 있으며, 이들은 종래의 개방 절개 수술과 비교했을 때 적은 환자 외상, 적은 출혈 및 빠른 회복 시간을 포함한다. 또한, 캘리포니아 서니베일의 Intuitive Surgical, Inc.에 의해 상용화된 da Vinci® 수술 시스템과 같은 로봇 수술 시스템(예를 들어, 텔레프리젠스를 제공하는 원격조작 로봇 시스템)의 사용이 알려져 있다. 이러한 로봇 수술 시스템은 의사로 하여금 직관적인 제어하에 수술할 수 있도록 하고, 수동 최소 침습 수술과 비교했을 때 정확도를 높일 수 있다.

환자 외상을 더 줄이고 로봇 수술 시스템의 이점을 유지하기 위해서 의사들은 피부를 통한 단일 절개를 통해서 환자의 상태를 조사하거나 치료할 수 있는 수술 과정을 수행하기 시작했다. 어떤 경우, 이러한 "단일 포트 엑세스" 수술은 손 기구나 기존의 수술 로봇 시스템을 사용하여 수행되었다. 그러나 기존 장비 및 방법과 비교했을 때 의사가 더 효과적으로 단일 포트 엑세스 수술을 수행할 수 있도록 하는 개선된 장비 및 방법이 바람직하다. 또한, 이러한 단일 포트 엑세스 수술을 수행하기 위해서 다중 절개(멀티-포트) 수술에 전형적으로 사용되는 기존의 로봇 수술 시스템을 쉽게 변형할 수 있도록 하는 것도 바람직하다.

곡선 캐뉼라는 곡선 부분을 포함한다. 곡선 부분은 타원 모양 단면을 갖도록 제조된다. 타원 모양의 주(장) 축은 일반적으로 캐뉼라의 곡률 반경과 정렬된다. 결과적으로 수술 기구 구성요소가 원형 단면을 가진 캐뉼라에서 존재할 수 있는 것보다 큰 접촉 지점 면적으로 캐뉼라 튜브의 내벽과 접하게 된다. 결국 수술 과정에서 기구가 캐뉼라 튜브를 통해 삽입될 때 마찰과 정지마찰이 감소한다.

한 양태에서, 한 위치에서 곡선 캐뉼라 튜브의 외부 반경 부분이 기구 구성요소의 외부 원주의 곡률 반경에 근접한 곡률 반경을 갖도록 타원화되며, 이로써 이 구성요소가 단일 접촉 지점에서 곡선 캐뉼라 튜브의 내벽과 접하게 된다. 다른 양태에서, 한 위치에서 곡선 캐뉼라 튜브의 외부 반경 부분이 기구 구성요소의 외부 원주의 곡률 반경보다 작은 곡률 반경을 갖도록 타원화되며, 이로써 이 구성요소는 두 접촉 지점에서 그 사이를 제외하고 곡선 캐뉼라 튜브의 내벽과 접하게 된다.

다른 양태에서, 곡선 부분은 누군가 캐뉼라를 삽입하는 것을 돕고자 외벽 위에 표시된다. 외벽 위의 표시는 캐뉼라의 길이를 따른 원주 배향을 바꾸며, 이로써 상기 표시를 수술 부위를 향해서 절개부에 유지함으로써 삽입하는 동안 캐뉼라를 정확히 회전시킬 수 있다.
다른 양태에서, 특정 위치에서 강성 캐뉼라 튜브의 적어도 일부를 휨 반경을 가지는 곡선 부분으로 형성하는 단계로서, 상기 특정 위치에서 단면은 상기 휨 반경에 수직인 장축을 가지는 기다란 형상을 가지는, 상기 강성 캐뉼라 튜브의 적어도 일부를 곡선 부분으로 형성하는 단계; 및 상기 특정 위치에서 상기 곡선 부분의 상기 단면을 타원 모양으로 형성하는 단계로서, 상기 타원 모양의 주축이 상기 특정 위치에서 상기 휨 반경과 정렬되는, 상기 특정 위치에서 상기 곡선 부분의 상기 단면을 타원 모양으로 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 타원 모양의 치수는 상기 특정 위치에서 상기 타원 모양 상에 적어도 2개의 이격되어 분리된 별개의 접촉 지역들을 정의하고, 상기 2개의 접촉 지역들은 수술 기구가 상기 곡선 부분에서 상기 튜브 내에 수용될 때 상기 수술 기구와 접촉하도록 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 곡선 캐뉼라를 제조하는 방법이 제공될 수 있다.
상기 특정 위치에서 상기 곡선 부분의 상기 단면을 타원 모양으로 형성하는 단계는 두 표면 사이에서 곡선 부분을 프레스하는 것을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 특정 위치에서 상기 곡선 부분의 상기 단면을 타원 모양으로 형성하는 단계는, 상기 캐뉼라 튜브의 상기 곡선 부분의 내벽의 한 부분을, 상기 캐뉼라 튜브의 상기 곡선 부분의 상기 휨 반경의 기원으로부터 먼 쪽의 주축과 교차하도록 형성하는 것을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 특정 위치에서 상기 곡선 부분의 상기 단면을 타원 모양으로 형성하는 단계는, 상기 캐뉼라 튜브의 상기 곡선 부분의 내벽의 한 부분을, 상기 캐뉼라 튜브의 상기 곡선 부분의 상기 휨 반경의 기원에 가까운 쪽의 주축과 교차하도록 형성하는 것을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 캐뉼라 튜브의 상기 곡선 부분의 내벽의 상기 단면에서, 상기 단면의 단축의 길이는 상기 수술 기구의 샤프트의 외부 원주의 곡률 반경의 2배 보다 큰 것을 특징으로 할 수 있다.
다른 양태에서, 강성 캐뉼라 튜브의 적어도 일부를 곡선 부분으로 형성하는 단계로서, 상기 곡선 부분은 상기 곡선 부분 상의 특정 위치에서 휨 반경을 가지고, 상기 특정 위치에서 상기 곡선 부분의 단면은 상기 휨 반경에 수직인 장축을 가지는 기다란 형상을 가지는, 상기 강성 캐뉼라 튜브의 적어도 일부를 곡선 부분으로 형성하는 단계; 및 상기 특정 위치에서 상기 곡선 부분의 상기 단면을 타원 모양으로 형성하는 단계로서, 상기 타원 모양의 주축이 상기 특정 위치에서 상기 휨 반경과 정렬되는, 상기 특정 위치에서 상기 곡선 부분의 상기 단면을 타원 모양으로 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 특정 위치에서 상기 곡선 부분의 내벽의 한 부분은, 수술 기구를 상기 곡선 부분을 통해 삽입하는 동안 상기 곡선 부분에서 상기 내벽과 접촉하도록 크기 조정된 상기 수술 기구의 외부 원주의 곡률 반경보다 작은 곡률 반경을 가지는 것을 특징으로 하는 곡선 캐뉼라를 제조하는 방법을 제공할 수 있다.
상기 특정 위치에서 상기 곡선 부분의 상기 단면을 타원 모양으로 형성하는 단계는, 상기 수술 기구가 상기 곡선 부분을 통해 삽입될 때 상기 수술 기구가 2개의 분리된 접촉 지역에서는 상기 캐뉼라 튜브의 상기 곡선 부분의 내벽에 접촉하지만, 상기 2개의 접촉 지역 사이에서는 상기 캐뉼라 튜브의 상기 곡선 부분의 내벽과 접촉하지 않도록, 상기 특정 위치에서 적어도 2개의 분리된 접촉 지역을 형성하는 것을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 한 양태에 따른 곡선 캐뉼라를 예시하는 도면이다.
도 2는 도 1에 묘사된 곡선 캐뉼라 구체예의 다른 도면이다.
도 3a 및 3b는 설계 고려사항을 예시하는 곡선 캐뉼라 원위부의 도식적 종방향 단면이다.
도 3c는 도 3b에서 절개선 A-A에서 취한 캐뉼라 튜브의 곡선 부분의 단면의 도해이다.
도 4는 이상화된 모델로서 본 발명의 양태를 예시하는 도식적 단면도이다.
도 5는 곡률 방향으로 타원화된 곡선 캐뉼라 튜브에서 증가된 접촉 지점 폭의 한 양태를 예시하는 도식적 단면도이다.
도 6은 기구와 튜브의 곡률 방향으로 타원화된 곡선 캐뉼라 튜브 사이의 증가하는 접촉 지점 면적의 다른 양태를 예시하는 도식적 단면도이다.
도 7은 캐뉼라의 곡선 부분과 가구 샤프트의 곡선 부분의 도식적 조립 투시도이다.
도 8은 예시적인 캐뉼라와 기구 조립체의 도해이다.
도 9는 본 발명의 다른 양태에 따른 곡선 캐뉼라를 예시하는 도면이다.

발명의 양태들과 구체예들을 예시하는 본 설명 및 첨부한 도면은 보호된 발명을 한정하는 청구항들을 제한하는 것으로서 해석되어서는 안 된다. 다양한 기계적, 조성적, 구조적, 전기적 및 작동적 변화들이 본 설명과 청구항들의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고서 이루어질 수 있다. 어떤 예에서, 잘 알려진 회로, 구조 및 기술은 발명이 애매해지는 것을 피하기 위해서 상세히 도시되거나 설명되지 않았다. 둘 이상의 도면에서 비슷한 번호는 동일한 또는 유사한 요소들을 나타낸다. 도식적 도면들은 예시적인 것이며, 크기에 제한은 없다.

또한, 본 설명에서 사용된 용어는 본 발명을 제한하지 않는다. 예를 들어, "밑", "아래", "하부", "위", "상부", "근위", "원위" 등과 같은 공간적으로 관련된 용어들은 도면에 예시된 하나의 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 관계를 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이들 공간적으로 관련된 용어들은 도면에 도시된 위치 및 배향에 더하여 사용중이거나 작동중인 장치의 다른 위치(즉, 장소) 및 배향(즉, 회전 배치)도 포괄한다. 예를 들어, 도면의 장치가 역전된다면, 다른 요소 또는 특징의 "아래" 또는 "밑"으로서 설명된 요소는 상기 다른 요소 또는 특징의 "위" 또는 "위쪽"이 될 것이다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 위와 아래의 위치와 배향을 모두 포함할 수 있다. 장치는 다르게 배향될 수 있고(90도 회전 또는 다른 배향으로), 본원에서 사용된 공간적으로 관련된 설명들도 그에 따라 해석될 수 있다. 마찬가지로, 다양한 축을 따른 이동과 축을 주변에서의 이동에 대한 설명도 다양한 공간적인 장치 위치 및 배향을 포함한다. 또한, 단수형 "한" 및 "그"는 문맥상 다른 의미가 아니라면 복수형도 역시 포함한다. 그리고 용어 "포함하다", "포함하는", "포함하다" 등은 언급된 특징, 단계, 작동, 요소 및/또는 구성요소의 존재를 명시하지만, 하나 이상의 다른 특징, 단계, 작동, 요소, 구성요소 및/또는 그룹의 존재나 추가를 배제하지 않는다. 연결된 것으로 설명된 구성요소들은 전기적으로 또는 기계적으로 직접 연결될 수 있거나, 또는 하나 이상의 중간 구성요소를 통해서 간접적으로 연결될 수 있다.

한 구체예와 관련하여 상세히 설명되는 요소들과 이들의 관련된 양태들은 실시된다면 언제나 이들이 구체적으로 도시되거나 설명되지 않은 다른 구체예들에도 포함될 수 있다. 예를 들어, 어느 요소가 한 구체예와 관련하여 상세히 설명되고 다른 구체예와 관련해서는 설명되지 않는다 하더라도 이 요소는 상기 다른 구체예에도 포함되는 것으로서 청구될 수 있다.

기계적 구조 또는 구성요소와 관련하여 용어 "가요성"은 광범하게 해석되어야 한다. 본질적으로 이 용어는 상기 구조 또는 구성요소가 반복적으로 휠 수 있고, 또 손상 없이 원래 모양으로 회복될 수 있다는 의미이다. 많은 "강성" 물체는 재료 특성으로 인해 약간의 고유한 탄성적인 "휨성"을 가지는데, 이 용어가 본원에서 사용될 때는 이러한 물체는 "가요성"이라고 생각되지 않는다. 가요성 기계 구조는 무한 자유도(DOF)를 가질 수 있다. 이러한 구조의 예는 휠 수 있는 폐형 튜브(예를 들어, NITINOL, 폴리머, 연질 고무 등으로 제조된), 나선 코일 스프링 등을 포함하며, 이들은 대체로 유의한 단면 변형 없이 여러 간단하며 복잡한 곡선으로 휠 수 있다. 다른 가요성 기계 구조는 뱀 모양 구조의 "척추"와 유사한 일련의 근접 이격된 구성요소들을 사용함으로써 이러한 무한 DOF 피스와 비슷해 질 수 있다. 이러한 척추 구조에서 각 구성요소는 운동학적 사슬에 속한 짧은 링크이며, 각 링크 사이의 이동가능한 기계적 구속(예를 들어, 핀 힌지, 컵 앤 볼, 라이브 힌지 등)이 링크 간 상대적 움직임에 대해 1(예를 들어, 피치) 또는 2(예를 들어, 피치 및 요우)의 DOF를 허용할 수 있다. 짧은 가요성 구조는 이 가요성 구조 자체가 몇 개의 연결된 링크로 이루어진 운동학적 사슬일 수 있음에도 운동학적 사슬의 2개 링크 사이에 1 이상의 DOF를 제공하는 단일체의 기계적 구속(조인트)으로서 모델화되어 사용될 수 있다. 당업자는 구성요소의 가요성이 그것의 강성으로서 표현될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

본 설명에서, 가요성 기계 구조 또는 구성요소는 능동적으로 또는 수동적으로 가요성일 수 있다. 능동적 가요성 피스는 이 피스 자체와 고유하게 관련된 힘을 사용함으로써 휠 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 텐던이 피스의 종축으로부터 분기되어 피스를 따라 길이 방향으로 연결될 수 있으며, 이로써 하나 이상의 텐던 위의 텐던이 피스를 휘게 할 수 있다. 능동적 가요성 피스를 능동적으로 휘게 하는 다른 방식은 제한은 아니지만 기압력 또는 유압력, 기어, 전기활성 폴리머 등의 사용을 포함한다. 수동적 가요성 피스는 피스에 가해지는 외부 힘을 사용하여 휜다. 고유한 강성을 지닌 수동적 가요성 피스의 예는 플라스틱 막대 또는 탄성 고무 튜브이다. 자신의 고유하게 관련된 힘에 의해 구동되지 않을 때는 능동적 가요성 피스는 수동적으로 가요성일 수 있다. 단일체 구성요소는 연속된 하나 이상의 능동적 및 수동적 가요성 부분들로 이루어질 수 있다.

본 발명의 양태들은 캘리포니아 서니베일의 Intuitive Surgical, Inc에 의해 상용화된 da Vinci® 수술 시스템(구체적으로 모델 IS3000, da Vinci® Si™ HD™ 수술 시스템으로 시판됨)을 사용한 실시의 측면에서 주로 설명된다. 그러나 당업자는 여기 개시된 본 발명의 양태들이 로봇 및 비-로봇 구체예 및 실시형태를 포함하는 다양한 방식으로 구현되고 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다. da Vinci® 수술 시스템(예를 들어, 모델 IS3000; 모델 IS2000, da Vinci® S® HD™ 수술 시스템으로 시판됨)에서의 실시는 단지 예시일 뿐이며, 여기 개시된 본 발명의 양태들의 범위를 제한하는 것으로 생각되지 않아야 한다.

도 1은 본 발명의 한 양태에 따른 곡선 캐뉼라를 예시하는 도면이다. 이 곡선 캐뉼라는 캘리포니아 서니베일의 Intuitive Surgical, Inc.에 의해 상용화된 da Vinci® 수술 시스템과 함께 사용될 수 있도록 구성된다. 원격조작 수술 시스템과 함께 하나 이상의 곡선 캐뉼라를 사용하는 것과 이러한 시스템에서 사용되는 곡선 캐뉼라의 다양한 구성형태의 양태들에 대한 더 구체적인 정보는 본원에 참고자료로 포함되는 미국 특허출원 제12/618,583호(2009년 11월 13일 제출; "곡선 캐뉼라 수술 시스템"을 개시한다)에 있다. 간단히 말해, 도 1에 도시된 곡선 캐뉼라는 근단부(1)와 원단부(2)와 근단부(1)와 원단부(2) 사이에 연장된 캐뉼라 튜브(3)를 가진다. 도 1에 도시된 대로, 캐뉼라 튜브는 근위 직선 부분(3a), 중간 곡선 부분(3b) 및 원위 직선 부분(3c)을 포함한다. 중간 곡선 부분(3b)은 한 양태에서 일정한 반경으로 곡선화되며(휘며)(다른 양태에서는 다른 곡률이 사용될 수 있다), 이 곡선은 중점(4)을 중심으로 한다(휨 반경의 기원). 한 실시형태에서, 곡률 반경은 약 5 인치이다. 종축이 튜브(3)의 근단부로부터 튜브(3)의 중심을 지나 튜브(3)의 원단부까지 연장된다. 따라서, 이 종축과 중점(4)에 의해서 곡률면이 한정된다. 또한, 중점(4)으로부터 더 멀리 곡선의 바깥쪽을 향하는 곡선 부분 상의 장소들은 중점(4)으로부터 원위라고 생각될 수 있다. 마찬가지로 중점(4)에 더 가깝게 곡선의 안쪽을 향하는 곡선 부분 상의 장소들은 중점(4)에 근위라고 생각될 수 있다. 이 설명이 더 복잡한 "S" 평면 튜브 곡률 또는 체적형 튜브 곡률을 포함해서 일반화될 수 있다는 것을 알 수 있다. 이러한 일반화에 있어서 곡선 부분(3b) 상의 각 장소마다 곡률 반경이 존재한다(곡선 튜브의 국소적 휨 반경). 한 양태에서, 곡선 부분은 실질적으로 강성이지만, 하기 논의된 대로 비교적 높은 휨 강성을 가진 가요성 수술 기구가 캐뉼라를 통해 삽입됨에 따라 약간 직선화될 수 있다.

또한, 도 1은 묘사된 곡선 캐뉼라 구체예의 근단부에 있는 장착 특징부(5)를 도시한다. 장착 특징부(5)의 내부는 대부분 제거되며(예를 들어, 기계적으로 제거된다), 이로써 가요성 수술 기구를 캐뉼라 안으로 안내하는데 도움을 주고, 근단부 캐뉼라 시일(미도시)을 위한 공간을 남긴다. 묘사된 장착 특징부(5)는 로봇 조작기 조립체와 연계된 로봇 수술 시스템 캐뉼라 홀더에 의해 보유될 수 있도록 구성된다. 장착 특징부(5) 위의 탭(6)이 정렬 키로 작용한다. 캐뉼라 홀더의 집게 턱들이 장착 특징부(5)를 돌아 완전히는 아니라도 가까워지면 탭(6)이 이 집게 턱들의 단부 사이로 돌출되어 곡선 캐뉼라를 로봇 조작기에 대해 적절히 배향할 수 있게 된다. 캐뉼라 확인 표시자(7)의 도움을 받아 수술실 요원은 특정한 곡선 캐뉼라와 그것의 연계된 조작기를 매칭시킬 수 있다. 도 1에 도시된 대로, 예를 들어 "2"는 암 번호 "2" 상의 조작기와 매칭된다. 곡률면과 정렬 키 사이의 배향은 다른 조작기 암(예를 들어, 암 번호 "1")과 연계된 곡선 캐뉼라마다 다를 수 있으며, 따라서 정확한 곡선 캐뉼라가 그것의 연계된 조작기 암에 장착되는 것이 중요하다.

또한, 도 1은 캐뉼라 튜브(3) 상의 표식을 도시한다. 돌출된 표식(8)(와이드 링이 도시된다)이 동작의 원격 중심에 위치된다. 이 표식(8)의 도움을 받아 수술실 요원은 캐뉼라를 환자의 체벽을 통해 적절한 깊이까지 삽입하며, 동작의 원격 중심이 체벽에 정확히 위치된다. 수술실 요원이 캐뉼라를 적절한 깊이까지 삽입하는 것을 더 보조하기 위해서 하나 이상의 깊이 표식(9)이 캐뉼라 튜브(3)에 위치될 수 있다(예를 들어, 피하지방으로 인해 체벽이 비교적 두꺼운 환자의 경우).

도 2는 도 1에 묘사된 곡선 캐뉼라 구체예의 다른 도면이다. 도 2에서 캐뉼라는 이 페이지에 수직인 곡률면을 갖는 것으로 도시된다. 도 2에서 가요성 샤프트를 가진 서보 제어형 수술 기구가 캐뉼라의 근단부(1) 안으로 삽입될 수 있다는 것을 더 쉽게 볼 수 있다. 기구의 샤프트는 캐뉼라 튜브(3)를 통해 연장되고, 원단부(2)는 빠져나와서 환자 안의 수술 부위에서 일할 수 있도록 위치되어야 한다.

도 3a와 3b는 설계 고려사항을 예시하는 곡선 캐뉼라 원위 부분의 도식적 종축 단면이다. 도 3a에 예시된 대로, 가요성 기구 샤프트(10)가 곡선 캐뉼라의 곡선 튜브 부분(11)을 통해 어느 정도 연장된다. 기구 샤프트와 곡선 튜브의 내부가 모두 원형 단면을 가진다면 튜브의 내경이 샤프트의 외경과 비슷한 크기가 될 수 있다는 것을 알 수 있다. 그리고 샤프트를 튜브의 종방향 중심선 축과 관련하여 예측된 배향으로 지정하는데 사용되는 캐뉼라 쪽의 직선 원단부 연장부(12)(도 1의 3c와 유사)가 또한 샤프트의 외경과 비슷한 크기의 내경을 가질 수 있다. 그러나 실제로는 원단부 수술 단부 작동기는 가요성이 아니라 강성이고, 그것의 길이는 전형적으로 샤프트의 직경보다 길다(예를 들어, 3-4배 이상).

이로써 도 3b에 예시된 대로, 특정한 가요성 기구 샤프트(13)와 긴 강성 수술 단부 작동기(14) 조합의 경우, 튜브(15)의 곡선 부분의 내경(및 상응해서 외경)이 다소 더 커서 단부 작동기(14)가 곡선 부분을 통해 슬라이드할 수 있어야 한다는 것을 알 수 있다. (실제로 일부 단부 작동기 원단부 직경은 그것의 근단부 직경보다는 작지만 원리는 동일하다.) 또한, 직선 원단부 연장부(16)는 튜브의 종방향 중심선 축과 관련하여 예측된 방향으로 샤프트와 단부 작동기를 지정하기 위해 넥트 다운 내경을 필요로 한다.

도 3b는 단부 작동기의 원위 부분(14a)이 최외각 반경에 있는 장소(15b)에서 곡선 튜브(15)의 내벽(17)과 접하는 방식을 더 예시한다. 이 접촉은 튜브의 내벽과 어떤 각도로 이루어지므로, 기구가 처음에 캐뉼라를 통해 삽입될 때 단부 작동기와 튜브의 내벽 사이에 상당한 접촉 스트레스가 있을 수 있다. 이 접촉 스트레스는 높은 마찰을 가져오며, 또한 기구가 삽입됨에 따라 단부 작동기와 캐뉼라 사이에 스틱-슬립 "정지마찰"을 일으킨다. 결과적으로 수술실 요원이 캐뉼라를 통해 기구를 삽입하는 것과 캐뉼라가 환자의 체벽에 배치될 때 삽입 속도를 제어하기 어려울 수 있다. 예를 들어, 단부 작동기와 캐뉼라 사이의 정지마찰을 극복할 수 있는 높은 삽입력을 적용한다면 기구를 갑자기 놓칠 수 있고, 삽입력을 바로 해제할 준비가 되어 있지 않다면 환자에게 상해를 입힐 수 있다.

이에 더하여, 단부 작동기와 캐뉼라 사이의 이러한 접촉, 및 각각의 불완전한 표면 조도는 마모 및 미립자화를 가져오는 긁힘을 일으킬 수 있다. 예를 들어, 경질 금속 단부 작동기와 경질 금속 캐뉼라 사이의 긁힘은 금속 입자를 생성할 수 있다. 또는 달리, 한 재료는 경질이고 한 재료가 연질일 때 긁힘이 일어날 수 있으며, 이로써 예를 들어 경질 캐뉼라에 의해 연질 단부 작동기 클레비스로부터 재료가 긁힐 수 있다.

또한, 초기 삽입 동안 단부 작동기와 캐뉼라 튜브의 내벽 사이의 접촉에 적용되는 고려사항은 기구 샤프트와 캐뉼라의 내벽 사이의 접촉에도 적용될 수 있다. 원격조작 동안 전형적으로 기구 샤프트는 의사가 수술 부위에서 단부 작동기를 움직임에 따라 많은 작은 증분씩 캐뉼라 안에서 이동한다. 수술 과정 동안 기구를 원활하게 이동시키기 위해서는 의사의 손 움직임과 연계된 기구 삽입 및 후퇴 움직임 동안 마찰과 정지마찰을 모두 최소화하는 것이 중요하다. 기구의 가요성 샤프트가 캐뉼라 튜브를 통해 삽입되거나 후퇴될 때 샤프트가 튜브의 내벽의 최외각 또는 최내각 반경에 닿아 문지르는 경향이 있다는 것을 볼 수 있다. 가요성 샤프트의 휨 강성이 비교적 낮다면, 샤프트는 삽입 동안에는 튜브의 내벽의 외부 반경 부분과 접하고, 후퇴 동안에는 튜브의 내벽의 내부 반경 부분과 접하려는 경향을 나타낸다. 가요성 샤프트의 휨 강성이 비교적 높다면, 이로써 샤프트는 휘었던 후에 일반적으로 직선 배치로 돌아가려는 경향을 나타내고, 이후 삽입 및 후퇴 동안 모두 샤프트는 튜브의 내벽의 외부 반경 부분과 접하는 경향을 나타낸다. 이러한 비교적 고 강성 가요성 샤프트의 구체예는 상기 인용된 미국 특허출원 제12/618,583호에 도시된다. 캐뉼라의 원단부를 지나 캔틸레버된 샤프트 부분이 동작 예측 및 제어시 실질적으로 직선이고, 의사가 조직을 조작할 때 캔틸레버 부분이 휨에 저항할 수 있도록 샤프트 강성은 상대적으로 더 높은 것이 바람직하다.

기구 샤프트의 단면과 일부 예에서는 곡선 캐뉼라 튜브의 내벽과 접하는 단부 작동기의 원위 부분은 캐뉼라의 곡선 부분을 통해 안으로 연장된 길이가 그것의 중심을 중심으로 전형적으로 대칭이며(예를 들어, 실질적으로 원형), 이로써 기구는 캐뉼라 안에서 다양한 삽입 깊이로 롤링될 수 있다.

이 도해들은 예시라는 것이 다시 한번 이해되어야 한다. 실제로 높은 마찰/정지마찰 및 가능한 긁힘을 가져오는 유의한 접촉 스트레스를 제공하는 단부 작동기의 최원위 부분은 예를 들어 단부 작동기의 작동 턱을 지지하는 클레비스의 일부분일 수 있다. 당업자는 메릴랜드 그래스퍼, 곡선 가위, 전기소작 후크 등과 같은 일부 단부 작동기는 이들의 최원위 팁에서 비대칭이라는 것을 이해할 것이다. 이러한 기구들은 기구 삽입 동안 캐뉼라 곡률과 매칭되도록 배향될 수 있으며, 샤프트가 자유롭게 롤링될 수 있다면 이들은 기구 후퇴 동안 최소 에너지 위치로 스스로 회전하려는 경향을 나타낸다.

도 3c는 도 3b의 절단선 A-A에서 취한 캐뉼라 튜브의 곡선 부분의 단면의 도해이다. 도 3c에 도시된 대로, 곡선 캐뉼라 튜브(15)는 내벽(17)과 외벽(18)을 가진다. 이 튜브는 화살표(19)로 도시된 방향으로 곡선화되며, 이로써 캐뉼라의 장축을 따라 어느 장소에서도 튜브의 곡선 부분은 튜브의 곡률 중심에 가까운(근위) 내부 반경 부분(20a)과 튜브의 곡률 중심으로부터 먼(원위) 외부 반경 부분(20b)을 갖는다고 설명될 수 있다. 단부 작동기(14)는 튜브 내부에 도시되며, 단부 작동기는 외부 원주(21)를 가진다. 튜브의 내벽(17)과 기구의 외부 원주(21)가 모두 곡선화되므로(예를 들어, 원형), 적어도 둘이 접하는 장소에서 이들은 장소(15b)(도 3b)에서 하나의 작은 접촉 지점(22)에서 서로 접한다. 기구의 일부분(예를 들어, 샤프트)과 곡선 캐뉼라 튜브의 내벽 사이의 접촉이 연장되는 경우, 이 접촉 지점은 기구가 캐뉼라를 통해 삽입됨에 따라 캐뉼라의 외부 반경 부분(20b)에서 기구 부분과 튜브의 내벽의 적어도 일부분 사이에 생기는 단일 베어링의 얇은 선형 접촉 지점을 예시한다는 것을 볼 수 있다. 상기 논의된 대로 상대적으로 낮은 휨 강성을 가진 기구가 캐뉼라로부터 후퇴될 때 유사한 상황이 캐뉼라의 내부 반경 부분(20a)에도 존재할 수 있다. 도 3c에 도시된 대로, 곡선 캐뉼라 튜브의 단면은 원형이다(이 문맥에서 본원에서 사용된 용어 "원형"은 이 문맥에서 진짜 원형 또는 용인 가능한 정도의 거의 원형인 것을 의미한다).

원형 단면 튜브가 휠 때는 그것의 단면이 곡률 반경의 방향으로 평탄해지려는 경향이 있다는 것은 잘 알려져 있다. 이 평탄화는 여기서 "타원화"라고 언급되는데, 비교적 강도가 높은 재료(예를 들어, 304 스테인리스 스틸)로 이루어진 원형 단면 튜브의 결과의 단면 모양이 휘고난 후에는 타원이 되려는 경향을 나타내기 때문이다. 이 타원 모양의 주(장)축은 휨을 따라서 각 장소에서 튜브의 곡률 반경에 일반적으로 수직이다. 그러나 캐뉼라 튜브의 곡선 부분이 이런 휨에 의해서 타원화되면, 도 3b를 참조하면, 단부 작동기가 휘어진 튜브를 통과할 수 있도록 휘고난 후에도 충분한 클리어런스가 존재하기 위해서는 심지어 직경이 더 큰 초기 원형 단면 튜브가 필요하다는 것을 알 수 있다.

캐뉼라 튜브의 내경은 기구 샤프트의 외경에 꽤 밀착하여 피트되는 것이 바람직하며, 이로써 수술 부위에 기구 팁을 정확히 배치할 수 있도록 캐뉼라를 참조하여 기구의 위치가 확인된다. 또한, 환자 외상을 최소화하기 위해서 캐뉼라 튜브 외경이 작게 유지되는 것이 바람직하다. 따라서, 캐뉼라 튜브는 곡선 부분에서 튜브의 원형 단면이 보존되도록 도울 수 있는 공지된 방법을 사용하여 제작된다(예를 들어, 튜브의 내부에 삽입된 강성 요소와 함께 휘게 하고, 튜브가 휘어졌을 때 후퇴된다). 이러한 방법의 사용은 역시 약간 타원화된 튜브 단면을 가져오므로, 튜브는 단면이 원형이 되도록 더 작업된다. 한 예에서, 예를 들어 밀 바이스에 곡선 부분이 놓이고 압착된다. 튜브 재료가 강성이므로, 이 압착은 원하는 원형 단면을 만든다. 이러한 원형 단면은 기구와 캐뉼라 튜브 사이에 비교적 작은 접촉 지점을 생성하며, 이것은 이 접촉 지점에서 접촉 스트레스가 높다는 것을 의미한다.

그래서 기구 삽입 동안 단부 작동기와 곡선 캐뉼라 튜브 사이의 접촉 스트레스를 감소시키고, 또한 수술에 사용하는 동안 기구 샤프트와 곡선 캐뉼라 튜브 사이의 접촉 스트레스를 감소시키는 것이 바람직하다. 본 발명의 양태들에 따르면, 기구와 곡선 튜브 사이의 접촉 지점의 유효 면적이 증가된다.

본 발명의 양태에 따라서, 곡선 캐뉼라의 곡선 부분의 단면이 단면이 원형으로 회복되는 것을 지나서 타원화되며, 이로써 타원 모양의 주(장)축이 일반적으로 곡률 반경과 정렬된다. 본원에서 사용된 타원 모양은 일반적으로 주축의 길이가 부축의 길이보다 킨 어떤 오프-라운드 모양을 말하며, 제한은 아니지만 타원주, 1개의 대칭축만 가진 모양(예를 들어, "달걀-모양" 형태), 및 곡선 부분들을 잇는 직선 측을 포함하는 모양(예를 들어, "레이스트랙-모양" 형태)를 포함한다.

도 4는 이상화된 모델로서 본 발명의 양태를 예시하는 도식적 단면도이다. 도 4는 원형 단면을 가진 단부 작동기(30)를 도시한다. 단부 작동기(30)는 곡선 캐뉼라 튜브 부분(31)의 내부에 위치된다. 곡선 캐뉼라 튜브 부분(31)은 화살표(32)로 도시된 방향으로 곡선화되며, 이로써 단부 작동기(30)는 튜브(31)의 외부 반경 부분에 위치된다. 이 모델에서, 단부 작동기는 반경 R을 가지고, 그래서 튜브(31)의 외부 반경 부분의 내벽(33)의 반경도 R이다. 튜브(31)는 그것의 주축(31a)이 곡률 방향에 있도록 타원화되므로, 튜브(31)의 부축(31b)의 길이는 2R+가 된다(2R+는 부축이 R2보다 약간 더 크다(예를 들어, 1%)는 것을 의미하며, 이로써 단부 작동기는 튜브의 직선 측과 접하지 않는다). 주축은 2R보다 더 길고(2R+보다 더 길다), 이로써 도 3b를 참조하면 강성 단부 작동기가 상기 논의된 대로 튜브(31)를 통과할 수 있다. 재료 변형 및 표면 조도로 인해 샤프트의 외벽(34)과 튜브의 내벽(33) 사이의 접촉 지점은 점선(34a)으로 표시된 대로 원주에서 유의한 부분만큼 연장된다는 것을 알 수 있다. 따라서, 기구와 캐뉼라 사이의 접촉 스트레스가 큰 면적에 걸쳐 분포되고, 이것은 두 구성요소 사이의 마찰/정지마찰 효과 및 긁힘을 최소화하는 것을 돕는다. 당업자는 실제 실시에서는 접촉 압력(정상적인 힘/접촉 면적)이 증가함에 따라 어느 지점에서 표면들 중 하나가 변형하기 시작하고, 마찰 계수가 증가한다는 것을 이해할 것이다. 이 역치 값 이하로 접촉 압력을 감소시키는 것은 두 부품 사이의 겉보기 마찰/정지마찰과 마모 속도를 모두 감소시킨다.

또한, 도 4로부터 기구 샤프트가 충분히 강성이어서 튜브의 외부 반경 부분에서 일반적으로 그대로일 수 있다면, 튜브의 내부 반경 부분의 모양은 접촉 지점을 최대화하는 것이어야 하지 않아도 된다는 것을 알 수 있다. 근위와 원위 직선 튜브 구간이 이어지는 곡선 튜브의 단부에서는 기구 샤프트 강성이 캐뉼라의 내벽까지 가로질러진 다리가 되어 휨 각도를 최소화하려는 경향을 나타낸다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 튜브의 단면은 비대칭일 수 있다(예를 들어, 달걀 모양). 도 3b를 다시 한번 언급하면, 내부 반경 부분은 캐뉼라 튜브 치수가 최소화된 상태에서 단부 작동기가 통과할 수 있도록 하는 모양이어야 한다는 것을 알 수 있다.

그러나 도 4와 관련하여 제시된 이상화된 모델과는 달리, 매우 유익한 결과를 달성하려면 실제로 캐뉼라 튜브는 튜브의 곡률 방향으로 약간 타원화될 필요만이 있다. 단부 작동기와 캐뉼라 튜브 사이의 접촉 스트레스가 하중 하에 튜브 단면이 변형되도록 한다. 단부 작동기도 튜브도 무한히 강성은 아니므로, 튜브의 외부 반경 부분의 곡률이 단부 작동기의 외부 반경에 근접함에 따라 접촉 지점 폭이 증가한다. 따라서, 본 발명의 양태들에 따른 타원화된 단면을 가진 캐뉼라와 원형 단면 캐뉼라를 비교하면, 두 캐뉼라가 강성 단부 작동기를 통과시킬 수 있는 동일한 능력을 제공하는 경우, 타원화된 캐뉼라에서 증가된 접촉 지점 폭은 원형 단면 캐뉼라의 경우보다 큰 면적에 걸쳐서 접촉 스트레스가 바람직하게 분포되는 결과를 가져온다.

도 5는 화살표(40)로 나타낸 튜브의 곡률 반경으로 타원화된 곡선 캐뉼라 튜브에서 증가된 접촉 지점 폭의 한 양태를 예시하는 도식적 단면도이다. 단부 작동기(또는 기구 샤프트)의 외벽(42)과 캐뉼라 튜브(45)의 내벽(44) 사이의 접촉 지점(41)에서는 내벽(44)의 국소적 휨 반경이 단부 작동기의 국소 원주 반경에 근접한다. 재료 변형 및 표면 조도로 인해 이런 국소적 상태는 접촉 지점(41)의 면적을 증가시킨다. 결과적으로 단부 작동기와 캐뉼라 튜브 사이의 마찰/정지마찰 효과가 원형 단면을 가진 곡선 캐뉼라에서 직면하는 것을 능가하여 상당히 감소되며, 이로써 가요성 샤프트 기구를 캐뉼라를 통해 삽입하기가 상당히 쉬워진다. 그리고 긁힘으로 인한 미립자화 위험도 상당히 감소되거나 없어진다. 기구 샤프트의 경우에는 이 상태가 곡선 캐뉼라 튜브 안에서 기구 샤프트와 캐뉼라 사이의 선형 베어링 접촉 지점 면적을 증가시킨다는 것을 알 수 있다.

도 6은 화살표(50)로 나타낸 캐뉼라 튜브의 곡률 방향으로 타원화된 곡선 캐뉼라와 단부 작동기(또는 기구 샤프트) 사이의 접촉 지점 면적이 증가하는 다른 양태를 예시하는 도식적 단면도이다. 도 6은 튜브의 외부 반경 부분의 곡률의 국소적 반경이 원형 기구의 국소적 원주 반경보다 작게 되도록 타원화가 수행된 캐뉼라 튜브 구체예를 예시한다. 도 6에 도시된 대로, 곡선 캐뉼라 튜브(51)는 튜브(51)의 내벽(53)의 최외각 반경(52)에서 곡률 반경이 (여기서 접촉 지점(41)은 도 5에 예시된 양태에 있을 수 있다) 단부 작동기(54)의 국소적 반경보다 작게 되도록 타원화된다. 결과적으로 단부 작동기는 두 지점(55a 및 55b)에서 튜브의 내벽과 접하게 된다. 도 5와 관련하여 설명된 단일 접촉 지점 양태와 관련해서, 국소적 재료 변형 및 표면 조도가 두 접촉 지점의 각각의 크기를 결정할 것이다. 따라서, 두 선형 접촉 지점의 각각에서 단부 작동기와 튜브의 내벽 사이의 접촉 스트레스는 원형 단면을 가진 캐뉼라의 단일 접촉 지점에서의 접촉 스트레스보다 적으며, 따라서 기구와 캐뉼라 튜브 사이의 마찰/정치마찰 효과 및 긁힘도 감소한다. 기구 샤프트의 경우에는 샤프트와 튜브 벽 사이의 유사한 두 장소 접촉이 튜브의 적어도 일부에 존재할 수 있다는 것을 알 수 있다(즉, 원형 단면 튜브 또는 그것의 내벽의 최외각 반경이 기구 샤프트의 반경보다 큰 튜브와 마찬가지로 단일 베어링 선형 접촉 지점을 따라서가 아니라 2개의 베어링 선형 접촉 지점을 따라서).

이에 더하여, 도 6에 예시된 대로 튜브의 내벽의 최외각 반경과 기구의 내벽의 최외각 반경 사이에 작은 틈(56)이 존재한다는 것을 볼 수 있다. 이 틈(56)은 기구의 수술 단부 작동기의 부품들을 위한 작은 클리어런스를 제공할 수 있다. 따라서, 캐뉼라의 타원화된 곡선 부분을 통해 단부 작동기가 슬라이드함에 따라, 단부 작동기의 경질 부품과 튜브의 내벽 사이의 접촉 및 접촉력이 더 감소될 수 있거나, 또는 어떤 경우에는 방지될 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 양태를 예시하는 도식적 조립 투시도이다. 곡선 캐뉼라의 곡선 부분의 구간(60)이 예시적으로 도시된다. 구간(60)은 표시된 화살표로 나타낸 대로 곡률 반경 R을 가진다. 또한, 도 7은 수술 기구의 기다란 가요성 샤프트의 구간(61)을 예시적으로 도시한다. 기다란 샤프트는 곡선 캐뉼라 안으로 삽입되고, 로봇 조작기(미도시)가 수술 동안 캐뉼라를 통해 샤프트를 전진시키거나 후퇴시킨다. 본원에 개시된 대로, 곡선 캐뉼라의 곡선 부분의 단면은 타원화되며, 기구 샤프트의 단면은 실질적으로 원형이고, 이 두 단면은 캐뉼라/기구 곡률의 바깥을 향해 두 선형 접촉 지점(64a, 64b)을 따라 기구의 외벽(62)이 캐뉼라의 곡선 부분의 내벽(63)과 접할 수 있는 크기를 가진다. 이 접촉 지점들은 종방향으로 근단부와 원단부 사이에서 캐뉼라의 종축과 일반적으로 정렬된다는 것을 볼 수 있다. 하드웨어의 성질로 인해서, 이러한 접촉은 캐뉼라의 곡선 부분의 실질적으로 전체 길이를 따라 일어날 수 있거나, 또는 접촉은 1, 2 또는 그 이상의 길이를 따라 캐뉼라의 곡선 부분의 전체 길이 미만에서 일어날 수 있다. 선형 접촉 지점은 샤프트가 곡선 부분을 통해 나아갈 때 메인 베어링 표면으로서 작용하며, 샤프트와 캐뉼라 내벽 사이의 다른 우연한 접촉도 발생할 수 있다. 또한, 도 7은 기구 샤프트의 외벽(62)이 상기 두 접촉 라인 사이의 면적(65) 안에서는 캐뉼라의 곡선 부분의 내벽(63)과 접하지 않는다는 것을 도시한다. 상기 언급된 대로, 지점(64a, 64b)과 유사한 선형 접촉 지점이 캐뉼라/기구 곡률의 안쪽을 향해서 존재할 수 있다. 또한, 접촉 지점(64a, 64b)은 강성 단부 작동기가 통과할 때 튜브의 내벽에 남은 접촉 지점 흔적을 예시하며, 이들은 도 4 및 5와 관련하여 단부 작동기와 기구 샤프트에 대해 상기 논의된 대로 하나의 커다란 접촉 지점 흔적이나 선형 접촉 지점의 가장자리를 예시한다.

도 8은 예시적인 캐뉼라와 기구 조립체(70)의 도해이다. 이 조립체는 기다란 가요성 샤프트(72)를 가진 수술 기구(71)를 포함한다. 힘 전달 메커니즘(73)이 샤프트(72)의 근단부에 연결되고, 수술 단부 작동기(74)가 샤프트(72)의 원단부에 연결된다. 힘 전달 메커니즘은 로봇 조작기의 서보모터로부터 힘/토크를 수용해서 수용된 힘/토크를 재지정하여 기구의 하나 이상의 부품을 움직인다. 샤프트는 곡선 캐뉼라(75)를 통해 삽입되고, 수술 과정 동안 이중 촉 화살표로 나타낸 대로 곡선 캐뉼라 안에서 롤링되고 및/또는 삽입되고/후퇴된다. 곡선 캐뉼라는 본원에 설명된 대로 타원화된다. 어떤 예에서, 수술 단부 작동기의 하나 이상의 턱(76)이 이중 촉 화살표로 나타낸 대로 수술 동안 이동된다. 이러한 수술 기구에 관한 더 상세한 내용은 상기 인용된 미국 특허출원 제12/618,583호에 개시된다.

다시 도 6 및 7을 보면, 단부 작동기(74)는 전형적으로 그것의 외부 표면에 둥근 표면을 포함한다. 그렇지만 단부 작동기 설계 또는 제조 명세사항으로 인해서 일부 더 가파른 가장자리나 코너가 존재할 수 있다. 상기 언급된 대로, 단부 작동기 상의 이들 작은 영역들은 그것이 캐뉼라를 통과할 때 단부 작동기의 롤 배향에 따라서 곡선 캐뉼라 내벽 표면과 접촉해서 긁힘을 일으킬 수 있다. 그러나 본원에 설명된 대로 이러한 단부 작동기 구성요소와 곡선 캐뉼라 튜브 사이의 접촉 스트레스가 감소될 수 있다. 따라서, 캐뉼라 내벽에 대한 단부 작동기 긁힘 및 원치 않는 금속 입자들이 가능성 있게 생성될 기회가 감소되거나 없어질 수 있다.

한 실시형태에서, 캐뉼라의 곡선 부분은 밀 바이스의 턱 표면 사이에서 압착함으로써 본 발명의 양태에 따라서 타원화된다. 곡선 부분은 냉간 가공된 304 스테인리스 스틸로 제조되고, 따라서 허용가능한 타원 모양 결과가 된다. Carpenter Custom 465® 스테인리스 스틸(이것은 304 스테인리스 스틸보다 더 단단하게 제조될 수 있다)과 같은 다른 재료가 사용될 수 있다. 튜브 제작 방법의 기술자는 툴링 피스를 통해 인발함으로써 튜브를 타원화하는 것과 같은 타원화된 곡선 튜브를 제조하는 다양한 다른 방법들이 존재한다는 것을 이해할 것이다. 한 실시형태에서, 곡선 부분(예를 들어, 도 1의 3b)은 직선 부분(예를 들어, 3b)과 분리하여 제작된다.

본원에 설명된 타원화 결과로서, 기구 삽입은 원형 단면을 가진 곡선 튜브보다 상당히 더 원활해진다. 설명된 양태들은 일반적으로 비교적 높은 휨 강성을 가진 기구들과 함께 사용하도록 지정되었지만, 상기 논의된 대로 곡선 캐뉼라 튜브의 외부 반경 부분을 향해 기구 샤프트를 유지하려는 경향을 가지기도 한다. 당업자는 내부 반경 부분과 접하는 기구와 함께 사용되는 곡선 캐뉼라 튜브의 내부 반경 부분의 모양을 유사하게 만듦으로써 유사한 이점들이 얻어질 수 있다는 것을 이해할 것이다.

본원에 설명된 타원화된 구체예들 각각의 경우, 도 3a 및 3b와 관련하여 캐뉼라의 직선 원위 부분은 넥트 다운되어 상기 설명된 대로 원형 단면으로 되돌아올 수 있다. 일부 실시형태에서, 이 넥킹 다운은 어떤 조각을 캐뉼라 튜브의 원단부에 삽입함으로써 행해진다. 아래쪽 튜브의 직경의 원위 직선 부분을 형철에서 두들기거나, 또는 곡선 튜브의 원단부에 원뿔 조각을 용접하는 것과 같은 다른 방법도 사용될 수 있다.

본 발명의 양태들이 타원화된 모양과 관련하여 설명되었지만, 다른 기하 모양도 사용될 수 있다는 것이 인정될 수 있다. 예를 들어, 캐뉼라 튜브 단면은 캐뉼라 튜브의 곡선 부분의 내벽과 캐뉼라 튜브를 통해 연장된 기구 샤프트 사이에 적어도 2개의 접촉 라인을 제공하는 규칙적인 또는 불규칙적인 다각형 모양을 가질 수 있다. 따라서, 각 세트의 접촉 라인 사이에서 캐뉼라의 곡선 부분의 내벽과 기구 샤프트 사이에는 틈이 있게 된다.

삽입 배향 표식

처음에 캐뉼라가 환자의 체벽을 통해 삽입될 때, 삽입은 전형적으로 트위스트 동작을 통해 행해지며, 주로 폐색물이 캐뉼라 튜브를 통해 삽입된다. 이에 더하여, 일단 곡선 캐뉼라의 원단부 부분이 삽입되면, 수술 부위 근처에 캐뉼라의 원단부를 배치하기 위해서 추가의 삽입 동안 캐뉼라가 회전될 수 있다. 그러나 곡선 캐뉼라의 부분들이 이미 삽입되었을 때는 캐뉼라를 삽입하는 사람은 나머지를 삽입하는 동안 캐뉼라를 수술 부위를 향해 정확히 정렬하여 유지하는데 어려움을 느낀다.

도 9는 본 발명의 다른 양태에 따른 곡선 캐뉼라를 예시하는 도면이다. 도 9에 도시된 대로, 곡선 캐뉼라는 캐뉼라 튜브를 따라 삽입 배향 표식(80)을 포함한다. 도 9는 배향 표식(80)이 두 부분에 있는 것을 도시하며, 둘 다 굵은 점선으로 표시된다. 근위 부분(80a)은 곡선 캐뉼라 부분(3b)의 근위 부분을 따라 도시되고, 원위 부분(80b)은 곡선 캐뉼라 부분(3b)의 원위 부분을 따라 도시된다. 도 9에서, 두 부분은 모두 곡선 캐뉼라 부분의 일정한 반경을 따라 있지만, 캐뉼라 튜브의 외벽을 따라 상이한 회전 위치에 있다. 삽입 동안 곡선 캐뉼라를 삽입하는 사람은 삽입 마크(예를 들어, 환자의 몸 위에 표시된)를 수술 부위를 향해 배향된 채로 유지하며, 이로써 삽입이 진행됨에 따라 캐뉼라를 삽입하는 사람은 캐뉼라를 정확히 회전시킬 것이다. 다양한 다른 표식들도 사용될 수 있으며, 이들은 캐뉼라 튜브 위에 있는 일련의 둘 이상의 분리된 일정한 반경의 라인일 수 있거나, 또는 이들은 튜브 주위의 나선에 있을 수 있다.

Claims (20)

1. 캐뉼라를 따른 통과를 위해 수술 기구를 수용하도록 크기 조정되어 있는 캐뉼라에 있어서, 상기 캐뉼라는,
   강성 곡선 부분을 포함하는 캐뉼라 튜브를 포함하고, 상기 곡선 부분은 특정 위치에서 휨 반경대로 곡선을 이루고; 상기 특정 위치에서 상기 곡선 부분의 내부 표면의 반경 단면은 타원 모양을 포함하며; 타원 모양의 주축은 상기 특정 위치에서의 휨 반경과 정렬되고,
   주축이 타원 모양과 교차하는 한 위치에서 상기 타원 모양은 상기 수술 기구가 상기 캐뉼라를 따라 통과하는 동안 상기 곡선 부분과 접하게 되는 수술 기구의 구성요소의 외부 곡률 반경 이하의 곡률 반경을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 캐뉼라.
2. 제1 항에 있어서, 상기 주축이 타원 모양과 교차하는 한 위치는 상기 캐뉼라 튜브의 휨 반경의 기원에서 먼 쪽인 것을 특징으로 하는 캐뉼라.
3. 제1 항에 있어서, 상기 주축이 타원 모양과 교차하는 한 위치는 상기 캐뉼라 튜브의 휨 반경의 기원에 가까운 쪽인 것을 특징으로 하는 캐뉼라.
4. 캐뉼라 튜브 및 수술 기구를 포함하는 캐뉼라와 기구 조립체로서,
   상기 캐뉼라 튜브는, 내벽 및 곡선의 길이방향 축을 가지는 강성 곡선 부분을 포함하고, 상기 강성의 곡선 부분의 휨 반경은 상기 길이방향 축 상의 한 위치에서 정의되고,
   상기 수술 기구는, 상기 튜브 내에 수용되고, 상기 곡선 부분을 따라 연장되며,
   상기 길이방향 축 상의 상기 한 위치에서, 상기 내벽의 단면은 타원 모양을 가지고, 상기 타원 모양은 상기 휨 반경과 정렬되는 주축을 가지고,
   상기 내벽의 상기 단면에서, 상기 내벽과 상기 수술 기구의 샤프트 사이에 적어도 2개의 이격되어 분리된 접촉 지역들이 정의되는 것을 특징으로 하는 조립체.
5. 제4 항에 있어서, 상기 주축과 교차하는 상기 내벽의 한 부분은 캐뉼라 튜브의 상기 곡선 부분의 상기 휨 반경의 기원에서 먼 쪽인 것을 특징으로 하는 조립체.
6. 제4 항에 있어서, 상기 주축과 교차하는 상기 내벽의 한 부분은 캐뉼라 튜브의 상기 곡선 부분의 상기 휨 반경의 기원에 가까운 쪽인 것을 특징으로 하는 조립체.
7. 제4 항에 있어서, 기구는 상기 수술 기구의 상기 샤프트의 근단부에 힘 전달 메커니즘과 상기 샤프트의 원단부에 수술 단부 작동기를 포함하는 것을 특징으로 하는 조립체.
8. 특정 위치에서 강성 캐뉼라 튜브의 적어도 일부를 휨 반경을 가지는 곡선 부분으로 형성하는 단계로서, 상기 특정 위치에서 단면은 상기 휨 반경에 수직인 장축을 가지는 기다란 형상을 가지는, 상기 강성 캐뉼라 튜브의 적어도 일부를 곡선 부분으로 형성하는 단계; 및
   상기 특정 위치에서 상기 곡선 부분의 상기 단면을 타원 모양으로 형성하는 단계로서, 상기 타원 모양의 주축이 상기 특정 위치에서 상기 휨 반경과 정렬되는, 상기 특정 위치에서 상기 곡선 부분의 상기 단면을 타원 모양으로 형성하는 단계;를 포함하고,
   상기 타원 모양의 치수는 상기 특정 위치에서 상기 타원 모양 상에 적어도 2개의 이격되어 분리된 별개의 접촉 지역들을 정의하고, 상기 2개의 접촉 지역들은 수술 기구가 상기 곡선 부분에서 상기 튜브 내에 수용될 때 상기 수술 기구와 접촉하도록 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 곡선 캐뉼라를 제조하는 방법.
9. 제8 항에 있어서, 상기 특정 위치에서 상기 곡선 부분의 상기 단면을 타원 모양으로 형성하는 단계는 두 표면 사이에서 곡선 부분을 프레스하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제8 항에 있어서, 상기 특정 위치에서 상기 곡선 부분의 상기 단면을 타원 모양으로 형성하는 단계는, 상기 캐뉼라 튜브의 상기 곡선 부분의 내벽의 한 부분을, 상기 캐뉼라 튜브의 상기 곡선 부분의 상기 휨 반경의 기원으로부터 먼 쪽의 주축과 교차하도록 형성하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제8 항에 있어서, 상기 특정 위치에서 상기 곡선 부분의 상기 단면을 타원 모양으로 형성하는 단계는, 상기 캐뉼라 튜브의 상기 곡선 부분의 내벽의 한 부분을, 상기 캐뉼라 튜브의 상기 곡선 부분의 상기 휨 반경의 기원에 가까운 쪽의 주축과 교차하도록 형성하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제8 항에 있어서, 상기 캐뉼라 튜브의 상기 곡선 부분의 내벽의 상기 단면에서, 상기 단면의 단축의 길이는 상기 수술 기구의 샤프트의 외부 원주의 곡률 반경의 2배 보다 큰 것을 특징으로 하는 방법.
13. 강성 캐뉼라 튜브의 적어도 일부를 곡선 부분으로 형성하는 단계로서, 상기 곡선 부분은 상기 곡선 부분 상의 특정 위치에서 휨 반경을 가지고, 상기 특정 위치에서 상기 곡선 부분의 단면은 상기 휨 반경에 수직인 장축을 가지는 기다란 형상을 가지는, 상기 강성 캐뉼라 튜브의 적어도 일부를 곡선 부분으로 형성하는 단계; 및
    상기 특정 위치에서 상기 곡선 부분의 상기 단면을 타원 모양으로 형성하는 단계로서, 상기 타원 모양의 주축이 상기 특정 위치에서 상기 휨 반경과 정렬되는, 상기 특정 위치에서 상기 곡선 부분의 상기 단면을 타원 모양으로 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 특정 위치에서 상기 곡선 부분의 내벽의 한 부분은, 수술 기구를 상기 곡선 부분을 통해 삽입하는 동안 상기 곡선 부분에서 상기 내벽과 접촉하도록 크기 조정된 상기 수술 기구의 외부 원주의 곡률 반경보다 작은 곡률 반경을 가지는 것을 특징으로 하는 곡선 캐뉼라를 제조하는 방법.
14. 제13 항에 있어서, 상기 특정 위치에서 상기 곡선 부분의 상기 단면을 타원 모양으로 형성하는 단계는, 상기 수술 기구가 상기 곡선 부분을 통해 삽입될 때 상기 수술 기구가 2개의 분리된 접촉 지역에서는 상기 캐뉼라 튜브의 상기 곡선 부분의 내벽에 접촉하지만, 상기 2개의 접촉 지역 사이에서는 상기 캐뉼라 튜브의 상기 곡선 부분의 내벽과 접촉하지 않도록, 상기 특정 위치에서 적어도 2개의 분리된 접촉 지역을 형성하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제
20. 삭제

Images