KR102333944B1 - 결장 직선화 장치, 이를 포함하는 결장 직선화 시스템 및 결장 직선화 장치 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
일 실시 예에 따른 내시경에 설치되고, 결장 내에서 병진 및 팽창 운동함으로써 결장을 직선화 시키는 결장 직선화 장치는, 내시경의 삽입 튜브의 외주면을 둘러싸도록 설치되는, 링 형상의 근위 부재; 상기 삽입 튜브에 고정되는 고정 단부; 상기 근위 부재 및 상기 고정 단부 사이에 위치하고, 상기 삽입 튜브의 길이 방향을 따라서 이동 가능하게 설치되는, 링 형상의 원위 부재; 및 상기 고정 단부 및 상기 원위 부재 사이에 연결되는 탄성 부재를 포함할 수 있다.
Description
아래의 설명은 결장 직선화 장치, 이를 포함한 시스템 및 결장 직선화 장치 제조 방법에 관한 것이다.
대장은 크게 고정장 및 고정되지 않는 부위로 나뉘며, S형상 결장과 횡행 결장은 고정되지 않는 부위에 속한다. 고정되지 않는 부위는 내시경의 움직임에 따라 함께 움직이기 때문에 내시경의 삽입이 어렵다. 따라서 성공적으로 내시경을 삽입하고 주행하기 위해서는 결장을 직선화 및 단축할 수 있는 전문의의 숙련된 삽입 기술이 필요하다. 그러나 이와 같은 기술은 난이도가 높아 초심자가 학습하는데 긴 시간이 필요하며, 또한 원격 조종을 이용한 내시경 로봇 수술에서 이를 구현하는 것은 극히 제한된다. 따라서 내시경 로봇 수술에서, 내시경의 삽입 및 주행을 도울 수 있는 안전하고 효율적인 방법에 대한 연구가 필요하다.
다양한 자가 추진 방법을 이용한 대장 내 주행 방법들이 제안되었으나, 장치의 구조 및 부피로 인하여, 수술 도구 채널과 서비스 채널을 확보하는 것이 몹시 어려워 임상 환경에 적용하기에 부족한 문제점이 존재하였다. 예를 들어, 내시경 외부에 부착하여 주행하는 방법이 있으나, 제안된 시스템이 작동하는데 사용되는 압력이 대장 내부에서 통상적으로 허용되는 압력(예: 7.6kPa)을 초과하는 문제가 있었다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.
일 실시 예의 목적은 결장을 직선화하여 내시경과 같은 수술 도구를 삽입하고 결장 내를 주행할 수 있는 결장 직선화 장치, 이를 포함하는 결장 직선화 시스템 및 결장 직선화 장치 제조 방법을 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른, 내시경에 설치되고, 결장 내에서 병진 및 팽창 운동함으로써 결장을 직선화 시키는 결장 직선화 장치는, 내시경의 삽입 튜브의 외주면을 둘러싸도록 설치되는, 링 형상의 근위 부재; 상기 삽입 튜브에 고정되는 고정 단부; 상기 근위 부재 및 상기 고정 단부 사이에 위치하고, 상기 삽입 튜브의 길이 방향을 따라서 이동 가능하게 설치되는, 링 형상의 원위 부재; 및 상기 고정 단부 및 상기 원위 부재 사이에 연결되는 탄성 부재를 포함할 수 있다.
상기 결장 직선화 장치는, 상기 근위 부재 및 상기 원위 부재는, 팽창한 상태에서 결장 내부를 지지 가능할 수 있다.
상기 탄성 부재의 탄성 복원력은, 상기 원위 부재가 상기 근위 부재를 향하여 가까워질수록 증가되는 것을 특징으로 하는 결장 직선화 장치.
상기 근위 부재는, 상기 삽입 튜브를 수용하는 중공을 갖는 근위 프레임; 및 상기 근위 프레임의 외주면에 양단이 밀착하여 배치되고 유연한 재료로 형성되는 근위 벌룬을 포함할 수 있다.
상기 근위 프레임은, 프레임 바디; 상기 프레임 바디의 측면에 함몰 형성되어, 상기 근위 벌룬이 안착되는 벌룬 장착부; 및 상기 프레임 바디에 형성되고, 외부로부터 유입된 공기를 상기 프레임 바디 및 상기 근위 벌룬 사이의 공간으로 안내하는 에어 홀을 포함할 수 있다.
상기 근위 프레임은, 상기 프레임 바디를 관통하여 형성되는 와이어 홀을 더 포함할 수 있다.
상기 결장 직선화 장치를 포함하는 결장 직선화 시스템은, 상기 원위 부재를 병진 운동시키기 위한 병진 구동 장치; 및 상기 원위 부재 또는 상기 근위 부재에 공압을 공급함으로써, 상기 원위 부재 또는 상기 근위 부재를 팽창시키기 위한 팽창 구동 장치를 더 포함할 수 있다.
상기 병진 구동 장치는, 상기 원위 부재에 동력을 제공함으로써, 상기 원위 부재가 상기 근위 부재에 가까워지도록 상기 원위 부재를 병진 이동시키고, 상기 병진 구동 장치가, 상기 원위 부재에 동력을 제공하지 않으면, 상기 원위 부재는, 상기 탄성 부재의 탄성 복원력에 의해 상기 고정 단부를 향하여 가까워지는 방향으로 병진 이동할 수 있다.
상기 병진 구동 장치는, 베이스; 상기 베이스에 대하여 슬라이딩 가능한 구동 블록; 상기 베이스에 대하여 슬라이딩 가능하고, 상기 원위 부재에 연결되는 종동 블록; 및 상기 구동 블록 및 상기 종동 블록을 자력 결합시킬 수 있는 전자석 모듈을 포함할 수 있다.
상기 전자석 모듈은, 상기 구동 블록 및 상기 종동 블록 중 어느 하나에 설치되는 제 1 자성체; 및 상기 구동 블록 및 상기 종동 블록 중 나머지 하나에 설치되는 제 2 자성체를 포함할 수 있다.
상기 병진 구동 장치는, 구동 모터; 및 상기 구동 모터의 동작에 따라서 회전하고, 상기 구동 블록을 볼-스크류 방식으로 병진 이동시키는 구동 샤프트를 더 포함할 수 있다.
상기 팽창 구동 장치는, 상기 원위 부재 또는 상기 근위 부재로 공압을 공급하기 위한 에어 튜브; 상기 에어 튜브 내의 압력을 측정하는 공기압 센서; 및 상기 에어 튜브 내의 압력을, 입력 받은 시간 및 압력 조건에 따라서 제어하는 공압 제어부를 포함할 수 있다.
상기 결장 직선화 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 원위 부재 및 상기 근위 부재 중 적어도 하나 이상은, 상기 삽입 튜브를 수용하는 중공을 구비하는 프레임; 및 상기 프레임의 외주면에 양단이 밀착하여 배치되고 유연한 재료로 형성되는 벌룬을 포함하고, 상기 제조 방법은, 상기 벌룬의 외형에 대응하는 금형을 제작하는 단계; 상기 금형 내에서 실리콘을 주입 후 경화시켜, 상기 벌룬을 형성하는 단계; 상기 벌룬을 상기 프레임의 측면에 설치하고, 상기 벌룬의 양단을 상기 프레임의 측면에 고정시키는 단계; 및 외부로부터, 상기 프레임 및 상기 벌룬 사이의 공간으로 공기를 공급할 수 있는 에어 튜브를 설치하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 벌룬은, 상기 프레임의 외경 방향으로 팽창 가능하고, 상기 프레임의 내경 방향으로는 팽창 불가능할 수 있다.
일 실시 예에 따른 결장 직선화 장치, 이를 포함하는 결장 직선화 시스템 및 결장 직선화 장치 제조 방법에 따르면, 숙련된 삽입 기술을 연마하지 않고도 결장을 직선화하여 내시경과 같은 수술 도구를 삽입하고 결장 내를 주행하도록 할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 결장 직선화 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 결장 직선화 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 결장 직선화 장치의 일부분에 대한 사시도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 원위 프레임의 사시도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 병진 구동 장치의 구동 과정을 나타낸 도면이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 결장 직선화 장치의 병진 및 팽창 구동 과정을 나타낸 도면이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 원위 벌룬 및/또는 근위 벌룬의 제조 과정을 나타낸 순서도이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 원위 부재 및/또는 근위 부재의 제조 과정을 나타낸 도면이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 결장 직선화 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 결장 직선화 장치의 일부분에 대한 사시도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 원위 프레임의 사시도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 병진 구동 장치의 구동 과정을 나타낸 도면이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 결장 직선화 장치의 병진 및 팽창 구동 과정을 나타낸 도면이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 원위 벌룬 및/또는 근위 벌룬의 제조 과정을 나타낸 순서도이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 원위 부재 및/또는 근위 부재의 제조 과정을 나타낸 도면이다.
이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 결장 직선화 시스템을 나타낸 도면이고, 도 2는 일 실시 예에 따른 결장 직선화 장치를 나타낸 도면이고, 도 3은 일 실시 예에 따른 결장 직선화 장치의 일부분에 대한 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 결장 직선화 시스템(1)은, 결장 직선화 장치(11)의 병진 및 팽창 운동을 통하여, 결장의 굴곡진 부분을 효과적으로 직선화 할 수 있다. 결장이 직선화 될 경우, 내시경의 삽입 튜브(111)가 결장 내로 용이하게 진입하도록 할 수 있다. 예를 들어, 결장 직선화 시스템(1)은, 결장 직선화 장치(11), 병진 구동 장치(12) 및 팽창 구동 장치(13)를 포함할 수 있다.
결장 직선화 장치(11)는, 내부에 내시경의 삽입 튜브(111)를 수용한 상태에서 팽창 및 병진함으로써 결장을 직선화하고, 내시경의 삽입 튜브(111)에 대한 결장의 상대적 위치를 후방(예: 내시경의 삽입 방향의 반대 방향)으로 이동시켜서 내시경의 삽입 튜브(111)가 결장의 굴곡진 부위를 용이하게 통과하도록 할 수 있다. 결장 직선화 장치(11)의 길이는 약 90mm일 수 있다. 예를 들어, 결장 직선화 장치(11)는, 삽입 튜브(111), 근위 부재(112), 원위 부재(113), 탄성 부재(114) 및 고정 단부(115)를 포함할 수 있다.
삽입 튜브(111)는, 내시경 중 환자의 체내에 삽입되는 부분으로서, 내부에 중공의 채널을 구비하여, 카메라 및/또는 각종 수술 도구(예: 클램프, 포셉 또는 바스켓 등)의 인출 통로로 기능할 수 있다. 예를 들어 삽입 튜브(111)의 직경은 약 15mm일 수 있다. 예를 들어, 삽입 튜브(111)로는, 일반적인 상용 내시경의 삽입 튜브(111)를 사용할 수 있다는 점을 밝혀 둔다. 다시 말하면, 결장 직선화 장치(11)는, 내시경의 삽입 튜브(111)를 포함하여 제공될 수도 있지만 이와 달리, 일반적인 상용 내시경의 삽입 튜브(111)에 결장 직선화 장치(11)를 장착하여 사용할 수 있다는 점을 밝혀 둔다.
원위 부재(113)는, 삽입 튜브(111)의 외주면을 둘러싸고, 삽입 튜브(111)에 대하여 상대적으로 이동 가능하게 배치될 수 있다. 원위 부재(113)는, 병진 구동 장치(12)의 동작에 따라서, 근위 부재(112)에 대한 거리가 조절될 수 있다. 원위 부재(113)는, 팽창 구동 장치(13)의 동작에 따라서, 외주면이 팽창함으로써 결장의 내부에서 결장의 내벽 중 일 부위에 접촉된 상태로 결장을 근위 방향(예: 삽입 튜브(111)의 삽입 방향에 반대되는 방향)으로 당길 수 있다. 원위 부재(113)는, 원위 프레임(1131) 및 원위 벌룬(1132)을 포함할 수 있다.
원위 프레임(1131)은, 삽입 튜브(111) 상에서 슬라이딩 할 수 있다. 예를 들어, 원위 프레임(1131)의 내경은, 삽입 튜브(111)의 외경보다 클 수 있다. 원위 프레임(1131)의 외경은 약 26 mm일 수 있고, 내경은 약 16 mm일 수 있다. 원위 프레임(1131)의 내경과 삽입 튜브(111)의 직경은 약 1mm 차이를 두어 형성될 수 있다.
원위 벌룬(1132)은, 원위 프레임(1131)의 외주면에 공기가 새어 나가지 않도록 양단이 밀착하여 배치되고, 공압에 의한 팽창이 가능하도록 유연한 재료로 형성될 수 있다. 원위 벌룬(1132)은, 결장의 내벽 손상을 최소화하기 위해서 생체 적합성 실리콘(예: EcoFlex00-30, Smooth-On 등)으로 형성될 수 있다.
근위 부재(112)는, 삽입 튜브(111)의 외주면을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 근위 부재(112)는, 삽입 튜브(111)의 길이 방향으로 원위 부재(113)에 대하여 이격 배치될 수 있다. 예를 들어, 근위 부재(112)는 원위 부재(113)와 마찬가지로, 삽입 튜브(111)에 대하여 상대적으로 이동 가능하게 배치될 수 있다. 한편, 이와 달리, 근위 부재(112)는, 삽입 튜브(111)에 고정될 수도 있음을 밝혀 둔다. 근위 부재(112)는, 팽창 구동 장치(13)의 동작에 따라서, 외주면이 팽창함으로써 결장의 내부에서 결장의 내벽 중 일 부위에 접촉된 상태로 결장을 지지할 수 있다. 이와 같은 상태에서, 팽창된 원위 부재(113)가 병진 이동하면, 결장의 단축 및 직선화가 가능하다. 근위 부재(112) 및 원위 부재(113) 사이의 이격 거리가, 곧 1회의 반복 동작을 통하여, 단축시킬 수 있는 결장의 거리인 것으로 이해할 수 있다. 근위 부재(112)는, 근위 프레임(1121, 도 8 참조) 및 근위 벌룬(1122, 도 8 참조)를 포함할 수 있다.
근위 프레임(1121) 및 근위 벌룬(1122)에 대하여는, 반대되는 기재가 없는 이상, 원위 프레임(1131) 및 원위 벌룬(1132)에 대한 설명이 적용될 수 있음을 밝혀 둔다.
탄성 부재(114)는, 원위 부재(113) 및 고정 단부(115) 사이에 연결될 수 있다. 탄성 부재(114)의 탄성 복원력에 의하면, 능동적인 액추에이터를 이용하지 않고도, 원위 부재(113)가 고정 단부(115)로부터 멀어진 상태에서, 원위 부재(113) 및 고정 단부(115) 사이의 거리를, 신속하게 단축시킬 수 있다.
고정 단부(115)는, 삽입 튜브(111)의 일측에 고정될 수 있다. 예를 들어, 고정 단부(115)는, 삽입 튜브(111) 중, 원위 부재(113)를 기준으로 근위 부재(112)의 반대편에 위치하는 부분에 고정될 수 있다.
병진 구동 장치(12)는, 결장 직선화 장치(11)의 일부분이 병진 운동하도록 구동할 수 있다. 결장 직선화 장치(11) 중 병진 구동 장치(12)에 연결된 부분(예: 원위 부재(113)는, 병진 구동 장치(12)의 전자석 모듈(1241, 1251, 도 5 참조)에 전류가 흐를 때 일 방향(예: 근위 방향)으로 이동하고, 전자석 모듈(1241, 1251)에 전류가 흐르지 않으면 탄성 부재(114)에 의한 탄성 복원력에 의해서 반대 방향(예: 원위 방향)으로 이동할 수 있다. 병진 구동 장치(12)는, 베이스(121), 구동 모터(122), 구동 샤프트(123), 구동 블록(124), 종동 블록(125) 및 와이어 유닛(126)을 포함할 수 있다.
베이스(121)는, 구동 블록(124) 및 종동 블록(125)이 슬라이딩 가능한 공간을 제공할 수 있다. 예를 들어, 베이스(121)는, 구동 블록(124) 및/또는 종동 블록(125)이 슬라이딩 가능한 레일 구조를 포함할 수 있다.
구동 모터(122)는, 구동 샤프트(123)를 회전시킴으로써 구동 블록(124)을 병진 이동시킬 수 있다. 구동 모터(122)는, 마이크로 컨트롤러에 의하여 제어되어, 사용자가 구동 모터(122)의 회전 속도와 주기를 조절할 수 있다. 구동 모터(122)는, 예를 들어, 회전형 서보 모터일 수 있다.
구동 샤프트(123)는, 구동 모터(122)의 회전 방향에 따라서 일 방향 또는 타 방향으로 회전될 수 있다. 구동 모터(122)의 회전 방향 및 회전 각도에 따라서, 구동 샤프트(123)의 회전 방향 및 회전 각도가 결정될 수 있다. 예를 들어, 구동 샤프트(123)는 리드 스크류 및 LM가이드일 수 있다.
구동 블록(124)은, 베이스(121)에 대하여 슬라이딩 가능하게 설치되고, 구동 샤프트(123)에 결합하여, 구동 샤프트(123)의 회전 방향 및 회전 각도에 따라서, 베이스(121) 상에서 병진 이동할 수 있다. 예를 들어, 구동 블록(124) 및 구동 샤프트(123)는 볼-스크류 구조로 연결될 수 있다. 다시 말하면, 구동 블록(124)은, 구동 샤프트(123)에 의해, 전방(예: 원위 방향) 또는 후방(예: 근위 방향)으로 병진 이동될 수 있다. 구동 블록(124)은, 후술하는 바와 같이 종동 블록(125)에 선택적으로 결합함으로써, 종동 블록(125)을 베이스(121)에 대하여 후방으로 병진 이동시킬 수 있다.
종동 블록(125)은, 베이스(121)에 대하여 슬라이딩 가능하게 설치되고, 원위 부재(113)에 연결됨으로써, 원위 부재(113)를 전방(예: 원위 방향) 또는 후방(예: 근위 방향)으로 병진 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 종동 블록(125)은 와이어 유닛(126)을 매개로 원위 부재(113)에 연결될 수 있다. 한편, 원위 부재(113)는 탄성 부재(114)에 의해 고정 단부(115)에 연결되므로, 외력이 인가되지 않은 상태에서, 종동 블록(125)에는 고정 단부(115)를 향한 방향(예: 원위 방향)으로 탄성 부재(114)에 의한 탄성 복원력에 작용하게 된다.
한편, 구동 블록(124)에 포함된 제 1 자성체(1241, 도 5 참조)와, 종동 블록(125)에 포함된 제 2 자성체(1251, 도 5 참조)을 포함하여 전자석 모듈(1241, 1251)이라고 명명할 수 있다. 제 1 자성체(1241) 및 제 2 자성체(1251) 중 어느 하나의 자성체(예: 제 1 자성체(1241))는 전자석으로 구성되고, 나머지 하나의 자성체(예: 제 2 자성체(1242))는 강자성 물질(예: 철, 니켈 또는 코발트 등)의 플레이트로 이루어짐으로써, 전류의 인가여부에 따라서 자기장을 발생시킬 수 있다. 전자석 모듈(1241, 1251)에 전류가 인가될 때, 구동 블록(124) 및 종동 블록(125)은 자력 결합되어 일체로 슬라이딩 될 수 있다. 한편, 전자석 모듈(1241, 1251)에 전류가 인가되지 않는 경우, 종동 블록(125)은, 탄성 부재(114)에 의한 탄성 복원력에 의하여, 원위 방향으로 최대한 병진 이동된 중립 상태를 가질 수 있다.
와이어 유닛(126)은 종동 블록(125) 및 결장 직선화 장치(11)를 연결할 수 있다. 예를 들어, 와이어 유닛(126)은, 시스(sheath)(1261) 및 와이어(1262)를 포함할 수 있다.
시스(1261)는, 와이어(1262)를 감싸는 피복으로서, 와이어(1262)보다 강성이 클 수 있다. 시스(1261)의 강성에 의하여, 결장 내에서의 진입 경로를 형성 및 유지할 수 있고, 좌굴(buckling)을 방지할 수 있다. 또한, 병진 구동함에 따라서 움직이는 와이어(1262)와의 마찰에 의하여 결장 내부 조직이나, 혈관이 손상되지 않도록 할 수 있다. 예를 들어, 시스(1261)는, 베이스(121) 및 근위 부재(112) 사이에 배치될 수 있다.
와이어(1262)의 일단은 종동 블록(125)에 연결되고, 와이어(1262)의 타단은 근위 부재(112)를 관통하여 원위 부재(113)에 연결될 수 있다. 종동 블록(125)이 이동할 때, 와이어(1262)의 장력에 의하여 원위 부재(113)가 이동할 수 있다. 예를 들어, 와이어(1262)는, 종동 블록(125) 및 원위 부재(113) 사이에 배치될 수 있다.
팽창 구동 장치(13)는, 공압에 의하여 결장 직선화 장치(11)의 일부를 팽창시킬 수 있다. 예를 들어, 팽창 구동 장치(13)는, 에어 튜브(131), 에어 컴프레서(134), 공기압 센서(135), 공압 제어부(136) 및 솔레노이드 밸브(139)를 포함할 수 있다.
에어 튜브(131)는, 에어 컴프레서(134)로부터 결장 직선화 장치(11)로 공기를 안내할 수 있다.
에어 컴프레서(134)는, 외부로부터 공기를 유입받고, 유입받은 공기를 압축시킴으로써, 에어 튜브(131)를 통하여 공급되는 공압을 제공할 수 있다.
공기압 센서(135)는, 에어 튜브(131) 내의 압력을 측정할 수 있다.
공압 제어부(136)는, 에어 튜브(131) 내의 압력을, 입력 받은 시간 및 압력 조건에 따라서 제어할 수 있다. 예를 들어, 공기압 센서(135)에서 측정되는 압력이 설정 압력을 초과할 경우, 공압 제어부(136)는, 해당 공기압 센서(135)에 대응되는 벌룬으로 제공되는 공압을 감소시킴으로써, 결장이 손상되는 문제를 방지할 수 있다.
솔레노이드 밸브(139)는, 공압 제어부(136)에 의하여 개폐될 수 있다. 예를 들어, 솔레노이드 밸브(139)는 5/3 방향 솔레노이드 밸브일 수 있다.
도 4는 일 실시 예에 따른 원위 프레임의 사시도이다.
도 4를 참조하면, 원위 프레임(1131)은, 프레임 바디(11311), 벌룬 장착부(11312), 연결부(11313), 에어 홀(11314) 및 와이어 홀(11315)을 포함할 수 있다.
프레임 바디(11311)는, 삽입 튜브(111)가 관통되는 중공과, 원위 벌룬(1132)이 배치되는 측면을 구비할 수 있다. 측면의 양단에는 외측으로 돌출되는 플랜지가 형성됨으로써, 원위 벌룬(1132)이 보다 안정적으로 프레임 바디(11311) 상에 지지되도록 할 수 있다.
벌룬 장착부(11312)는, 프레임 바디(11311)의 측면에 함몰되어 형성되고, 에어 홀(11314)과 연통될 수 있다.
연결부(11313)는, 탄성 부재(114)에 연결되어 탄성력을 원위 부재(113)에 전달할 수 있다.
에어 홀(11314)은, 프레임 바디(11311)에 형성되고, 외부로부터 유입된 공기를 원위 프레임(1131)의 측면 및 원위 벌룬(1132) 사이의 공간으로 안내할 수 있다.
와이어 홀(11315)은, 프레임 바디(11311)를 관통하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 와이어 홀(11315)은, 방사상으로 동일한 간격으로 복수 개 형성됨으로써, 병진 구동 장치(12)로부터 프레임 바디(11311)로 전달되는 동력이 어느 한쪽으로 편중되지 않도록 할 수 있다.
이 외에 도시되지 않았으나, 근위 프레임(1121)도 원위 프레임(1131)과 유사하게, 근위 벌룬이 배치되는 프레임 바디와, 벌룬 장착부, 에어 홀 및 와이어 홀을 포함할 수 있고, 연결부는 구비되지 않을 수 있다.
도 5는 일 실시 예에 따른 병진 구동 장치의 구동 과정을 나타낸 도면이고, 도 6은 일 실시 예에 따른 결장 직선화 장치의 병진 및 팽창 구동 과정을 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 먼저 결장 직선화 장치(11)는 항문을 통해 결장의 초입부로 접근할 수 있다. 이 때, 진입이 용이하도록 원위 부재(113) 및 근위 부재(112)는 팽창하지 않은 상태일 수 있다(도 6의 (a) 상태).
도 6의 (a) 상태에서, 원위 부재(113)는 팽창 구동 장치(13)에 의하여 팽창됨으로써, 결장의 내벽을 지지할 수 있다(도 6의 (b) 상태).
도 6의 (b) 상태에서, 도 5에 순차적으로 도시되는 것과 같이, (i) 첫째, 구동 모터(122)가 구동됨에 따라서 샤프트(123)가 일 방향으로 회전되어, 구동 블록(124)이 원위 방향(예: 종동 블록(125)을 향한 방향)으로 전진할 수 있다. (ii) 둘째, 구동 블록(124) 및 종동 블록(125)이 서로 맞닿은 상태에서 전자석 모듈(1241, 1251)에 전류가 인가됨으로써, 종동 블록(125)은, 구동 블록(124)에 자력 결합되어 구동 블록(124)과 일체로 움직일 수 있는 상태가 된다. (iii) 셋째, 구동 모터(122)가 역방향으로 구동됨에 따라서 구동 블록(124)가 타 방향으로 회전되어, 구동 블록(124)이 근위 방향으로 후진하고, 구동 블록(124)과 함께 종동 블록(125)이 후진됨으로써, 와이어(1262)에 의해 원위 부재(113)가 근위 부재(112)를 향하여 당겨질 수 있다(도 6의 (c) 상태).
따라서, 원위 부재(113)는, 병진 구동 장치(12)에 의하여 팽창한 상태로 삽입 튜브(111)를 따라 근위 부재(112)에 가까워지도록 이동할 수 있다. 한편, 이 때 원위 부재(113)가 근위 부재(112)쪽으로 가까워짐에 따라서 탄성 부재(114)의 변형이 커지므로 탄성력이 점차 커지게 된다.
도 6의 (c) 상태에서, 근위 부재(112)가 팽창하여 원위 부재(113) 및 근위 부재(112)가 모두 팽창한 상태에서 결장을 지지할 수 있다(도 6의 (d) 상태). 이 때, 원위 부재(113)의 지지력에 의하여 끌려온 결장이 근위 부재(112)에 의하여 함께 지지될 수 있다.
도 6의 (d) 상태에서, 팽창 구동 장치(13)에 의하여 원위 부재(113) 내부의 공기를 배출하여 수축하면, 근위 부재(112) 만이 결장을 지지할 수 있다(도 6의 (e) 상태).
도 6의 (e) 상태에서, 원위 부재(113)가 수축하고, 전자석 모듈(1241, 1251)에 전류가 흐르지 않게 되면, 탄성 부재(114)의 탄성 복원력과 평형을 이루던 인력이 사라지게 되므로, 원위 부재(113)가 탄성 부재(114)의 수축 방향(예: 원위 방향)으로 이동할 수 있다(도 6의 (f) 상태).
도 6의 (f) 상태에서, 원위 부재(113)가 다시 팽창하여 결장을 지지할 수 있다(도 6의 (g) 상태).
도 6의 (g) 상태에서, 근위 부재(112)는 수축할 수 있다. 이 과정에서 근위 부재(112)만이 수축함으로써, 다시 도 6의 (b) 상태로 복귀하고, 도 5를 통하여 상술한 바에 따라서, 원위 부재(113)가 팽창한 상태로 결장을 지지하여 전자석을 이용한 병진 구동 원리에 따라서 반복적으로 결장을 끌어오면서 직선화 시킬 수 있다.
도 7은 일 실시 예에 따른 원위 벌룬 및/또는 근위 벌룬의 제조 과정을 나타낸 순서도이고, 도 8은 일 실시 예에 따른 원위 부재 및/또는 근위 부재의 제조 과정을 나타낸 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 결장 직선화 장치(11)의 제조 방법은, 금형(31, 32)을 제작하고 전처리하는 단계(21)와, 금형(31, 32) 내에서 실리콘을 경화시켜 벌룬(예: 원위 벌룬(1132) 및/또는 근위 벌룬(1122))을 형성하는 단계(22)와, 벌룬을 프레임(예: 원위 프레임(1131) 및/또는 근위 프레임(1121))에 설치하고 에어 튜브를 삽입하는 단계(23)를 포함할 수 있다.
단계 21에서, 금형(31, 32)은 벌룬(1122, 1132)의 외면을 형성하는 외부 금형(31)과 내면을 형성하는 내부 금형(32)을 포함할 수 있다. 외부 금형(31)의 내경과 내부 금형(32)의 외경의 차이는 벌룬(1122, 1132)의 두께가 될 수 있다. 예를 들어, 금형(31, 32)은 알루미늄 금속으로 제작될 수 있다. 금형(31, 32)을 제작하고, 이형제(예: ER-200, Smmoth-On Inc)를 도포하여 금형으로부터 실리콘이 쉽게 제거될 수 있도록 전처리할 수 있다.
단계 22에서, 금형(31, 32)을 조립하고, 균질하게 섞이고 공기를 제거한 실리콘을 조립된 상태의 금형(31, 32) 내에 부을 수 있다. 실리콘 경화 과정은, 상온에서 30분 방치하고, 오븐 내에서 약 100°온도로 30분 방치하여 진행될 수 있다. 단계 22를 통하여, 원통의 측면의 형상을 갖는 면상체의 유연한 재질이 형성되고, 단계 23을 통하여 실제로 팽창 부품으로 기능할 수 있게 된다.
단계 23에서, 경화가 완료된 실리콘을 금형(31, 32)으로부터 분리하고, 원위 벌룬(1132) 및 근위 벌룬(1122)을, 각각 원위 프레임(1131) 및 근위 프레임(1121)에 설치할 수 있다. 원위 벌룬(1132) 및 원위 프레임(1131)과, 근위 벌룬(1122) 및 근위 프레임(1121)으로부터 각각 공기가 새어 나가지 않도록 하기 위해서, 벌룬의 양 단부를 각각 실로 묶어서 구속할 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 외측 방향으로만 팽창하고 내측 방향으로는 팽창하지 않는 구조의 벌룬을 형성할 수 있다. 공기의 누출을 방지하기 위해서, 실리콘 접착제(예: Sil-Poxy, Smmoth-On Inc)를 사용하여 원위 벌룬(1132) 및 근위 벌룬(1122)이 원위 프레임(1131) 및 근위 프레임(1121)으로부터 뜨지 않도록 실링할 수 있다.
이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
Claims (14)
- 내시경에 설치되고, 결장 내에서 병진 및 팽창 운동함으로써 결장을 직선화 시키는 결장 직선화 장치에 있어서,
내시경의 삽입 튜브의 외주면을 둘러싸도록 설치되는, 링 형상의 근위 부재;
상기 삽입 튜브에 고정되는 고정 단부;
상기 근위 부재 및 상기 고정 단부 사이에 위치하고, 상기 삽입 튜브의 길이 방향을 따라서 이동 가능하게 설치되는, 링 형상의 원위 부재; 및
상기 고정 단부 및 상기 원위 부재 사이에 연결되는 탄성 부재를 포함하고,
상기 근위 부재는,
상기 삽입 튜브를 수용하는 중공을 갖는 근위 프레임; 및
상기 근위 프레임의 외주면에 양단이 밀착하여 배치되고 유연한 재료로 형성되는 근위 벌룬을 포함하고,
상기 근위 프레임은,
프레임 바디;
상기 프레임 바디의 측면에 함몰 형성되어, 상기 근위 벌룬이 안착되는 벌룬 장착부;
상기 프레임 바디에 형성되고, 외부로부터 유입된 공기를 상기 프레임 바디 및 상기 근위 벌룬 사이의 공간으로 안내하는 에어 홀; 및
상기 프레임 바디를 관통하여 형성되는 와이어 홀을 포함하는 결장 직선화 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 근위 부재 및 상기 원위 부재는, 팽창한 상태에서 결장 내부를 지지 가능한 것을 특징으로 하는 결장 직선화 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 탄성 부재의 탄성 복원력은, 상기 원위 부재가 상기 근위 부재를 향하여 가까워질수록 증가되는 것을 특징으로 하는 결장 직선화 장치.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 결장 직선화 장치를 포함하는 결장 직선화 시스템에 있어서,
상기 원위 부재를 병진 운동시키기 위한 병진 구동 장치; 및
상기 원위 부재 또는 상기 근위 부재에 공압을 공급함으로써, 상기 원위 부재 또는 상기 근위 부재를 팽창시키기 위한 팽창 구동 장치를 더 포함하는 결장 직선화 시스템.
- 제 7 항에 있어서,
상기 병진 구동 장치는, 상기 원위 부재에 동력을 제공함으로써, 상기 원위 부재가 상기 근위 부재에 가까워지도록 상기 원위 부재를 병진 이동시키고,
상기 병진 구동 장치가, 상기 원위 부재에 동력을 제공하지 않으면, 상기 원위 부재는, 상기 탄성 부재의 탄성 복원력에 의해 상기 고정 단부를 향하여 가까워지는 방향으로 병진 이동하는 것을 특징으로 하는 결장 직선화 시스템.
- 제 7 항에 있어서,
상기 병진 구동 장치는,
베이스;
상기 베이스에 대하여 슬라이딩 가능한 구동 블록;
상기 베이스에 대하여 슬라이딩 가능하고, 상기 원위 부재에 연결되는 종동 블록; 및
상기 구동 블록 및 상기 종동 블록을 자력 결합시킬 수 있는 전자석 모듈을 포함하는 결장 직선화 시스템.
- 제 9 항에 있어서,
상기 전자석 모듈은,
상기 구동 블록 및 상기 종동 블록 중 어느 하나에 설치되는 제 1 자성체; 및
상기 구동 블록 및 상기 종동 블록 중 나머지 하나에 설치되는 제 2 자성체를 포함하는 결장 직선화 시스템.
- 제 9 항에 있어서,
상기 병진 구동 장치는,
구동 모터; 및
상기 구동 모터의 동작에 따라서 회전하고, 상기 구동 블록을 볼-스크류 방식으로 병진 이동시키는 구동 샤프트를 더 포함하는 결장 직선화 시스템.
- 제 7 항에 있어서,
상기 팽창 구동 장치는,
상기 원위 부재 또는 상기 근위 부재로 공압을 공급하기 위한 에어 튜브;
상기 에어 튜브 내의 압력을 측정하는 공기압 센서; 및
상기 에어 튜브 내의 압력을, 입력 받은 시간 및 압력 조건에 따라서 제어하는 공압 제어부를 포함하는 결장 직선화 시스템.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 결장 직선화 장치의 제조 방법에 있어서,
상기 원위 부재 및 상기 근위 부재 중 적어도 하나 이상은,
상기 삽입 튜브를 수용하는 중공을 구비하는 프레임; 및
상기 프레임의 외주면에 양단이 밀착하여 배치되고 유연한 재료로 형성되는 벌룬을 포함하고,
상기 제조 방법은,
상기 벌룬의 외형에 대응하는 금형을 제작하는 단계;
상기 금형 내에서 실리콘을 주입 후 경화시켜, 상기 벌룬을 형성하는 단계;
상기 벌룬을 상기 프레임의 측면에 설치하고, 상기 벌룬의 양단을 상기 프레임의 측면에 고정시키는 단계; 및
외부로부터, 상기 프레임 및 상기 벌룬 사이의 공간으로 공기를 공급할 수 있는 에어 튜브를 설치하는 단계를 포함하는 결장 직선화 장치의 제조 방법.
- 제 13 항에 있어서,
상기 벌룬은, 상기 프레임의 외경 방향으로 팽창 가능하고, 상기 프레임의 내경 방향으로는 팽창 불가능한 것을 특징으로 하는 결장 직선화 장치의 제조 방법.
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