KR102408106B1 - 조종가능한 기구와, 그 제공 방법 - Google Patents

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포티메딕스 에셋츠 Ii 비.브이.
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Abstract

내시경(endoscopic) 및/또는 침습성(invasive) 타입의 적용을 위한 조종가능한 기구(steerable instrument)(10)를 제조하는 방법으로서, 상기 기구는, 근위 단부(11), 원위 단부(13) 및 상기 근위 단부와 상기 원위 단부 사이의 중간부(12)를 갖는 기다란 관형 바디(18)를 포함하며, 상기 근위 단부는 적어도 하나의 작동 근위 존(14, 15)을 갖는 방법. 상기 원위 단부는 적어도 하나의 가요성 원위 존(16, 17)을 갖고, 상기 기다란 관형 바디는 작동 근위 존의 운동이 대응하는 운동을 위한 대응하는 가요성 원위 존으로 전달되도록 구성된다. 상기 기다란 관형 바디는 내측 원통형 요소(101), 외측 원통형 요소(104), 및 종방향 요소(4)를 갖고 상기 내측 및 외측 원통형 요소들 사이에 제공된 적어도 하나의 중간 원통형 요소(102, 103)를 포함한다. 상기 내측, 외측 및 중간 원통형 요소는 작동 근위 존의 운동이 상기 중간 원통형 요소 중 하나의 종방향 요소에 의해 대응하는 가요성 원위 존으로 전달되도록 결합된다. 중간 원통형 요소의 인접한 종방향 요소는, 예컨대 파쇄 또는 굴곡 요소(7)에 의해 해제가능하게 또는 가요성으로 부착된다.

Description

조종가능한 기구와, 그 제공 방법{METHOD FOR MANUFACTURING A STEERABLE INSTRUMENT AND SUCH STEERABLE INSTRUMENT}
본 발명은 수술과 같은 내시경(endoscopic) 및/또는 침습성(invasive) 타입의 적용을 위한 조종가능한 기구에 관한 것이다. 상기 기구는 근위 단부, 원위 단부 및 상기 근위 단부와 상기 원위 단부 사이의 중간부를 갖는 기다란 관형 바디를 포함하며, 상기 근위 단부는 적어도 하나의 작동 근위 존을 갖고, 상기 원위 단부는 적어도 하나의 가요성 원위 존을 갖고, 상기 기다란 관형 바디는 작동 근위 존의 운동이 대응하는 운동을 위한 대응하는 가요성 원위 존으로 전달되도록 구성된다. 상기 기다란 관형 바디는 내측 원통형 요소, 외측 원통형 요소, 및 종방향 요소를 갖고 상기 내측 원통형 요소와 상기 외측 원통형 요소 사이에 제공된 적어도 하나의 중간 원통형 요소를 포함하며, 상기 내측 원통형 요소, 상기 외측 원통형 요소 및 상기 중간 원통형 요소는 작동 근위 존의 운동이 상기 중간 원통형 요소 중 하나의 종방향 요소에 의해 대응하는 가요성 원위 존으로 전달되도록 결합된다.
목표 영역을 최소한의 침습성 외과 수술(invasive surgical interventions)에 노출시키기 위해, 즉 목표 영역으로의 접근을 확립하기 위해 자연 개구부(natural orifices) 또는 작은 절개부(incisions)만을 필요로 하기 위해 큰 절개부를 요구하는 외과 수술에 대한 변화는 잘 공지되어 진행 중인 프로세스이다. 최소한의 침습성 외과 수술을 수행할 때에, 외과의사와 같은 조작자는 인체 또는 동물체 내에 침습성 기구를 그 신체의 접근 포트를 통해 도입하여 안내하도록 배치된 접근 장치를 필요로 한다. 인간 또는 동물 환자에 반흔 조직 형성(scar tissue formation) 및 통증을 감소시키기 위해, 접근 포트는 피부 및 기저 조직 내의 단일의 작은 절개부에 의해 바람직하게 제공된다. 그 점에 있어서, 신체의 자연 개구부를 이용할 가능성이 더욱 좋아진다. 또한, 접근 장치는 조작자가 침습성 기구를 제공하는 하나 이상의 자유도를 바람직하게 제어가능하게 한다. 이로써, 조작자는 사용되는 기구의 충돌 위험을 감소시킨 상태에서 인체공학적이고 정확한 방식으로 인체 또는 동물체 내의 목표 영역에서 요구된 조치를 수행할 수 있다.
목표 영역을 향해 이들 기구를 안내하는 외과적 침습성 수술 기구 및 내시경이 당해 기술에 잘 공지되어 있다. 침습성 기구 및 내시경 양자는 그 탐색 및 조종 능력을 강화하는 조종가능한 튜브를 포함할 수 있다. 바람직하게, 이러한 조종가능한 튜브는 적어도 하나의 가요성 존을 구비하는 근위 단부, 적어도 하나의 가요성 존을 구비하는 원위 단부, 및 강성의 중간부를 포함하며, 상기 조종가능한 튜브는 강성의 중간부에 대한 근위 단부의 적어도 일부의 굴절을 원위 단부의 적어도 일부의 관련된 굴절로 바꾸기에 적합한 조종 구성체(steering arrangement)를 더 포함한다.
또한, 조종가능한 튜브는 외측 요소, 내측 요소 및 튜브의 근위 단부와 원위 단부 내의 가요성 존의 개수와, 조종 구성체의 조종 부재에 대한 소정의 실행에 의존하는 하나 이상의 중간 요소를 구비하는 다수의 동축 배치된 원통형 요소를 포함하는바, 즉 모든 조종 부재는 단일의 중간 요소 내에 배치될 수 있거나 또는 조종 부재는 상이한 세트로 구분되고 조종 부재의 각 세트는 상이한 중간 부재 내에 배치된다. 조종 구성체는 조종 부재로서 서브 1mm 직경을 갖는 종래의 조종 케이블을 포함할 수 있으며, 상기 조종 케이블은 튜브의 근위 단부와 원위 단부에서 관련된 가요성 존들 사이에 배치된다. 그러나, 조종 케이블이 다수의 공지된 단점이 있기 때문에, 조종 케이블을 회피하여, 하나 이상의 중간 요소의 일체부를 형성하는 종방향 요소의 하나 이상의 세트에 의해 조종 부재를 실시하는 것이 바람직하다. 중간 요소 각각은 사출성형 또는 도금과 같은 적절한 재료 추가 기술을 이용함으로써, 또는 레이저 커팅(laser cutting), 광화학 에칭(photochemical etching), 딥 프레싱(deep pressing), 드릴링 또는 밀링과 같은 종래의 치핑 기술(chipping techniques), 또는 고압수 제트 커팅 시스템과 같은 적절한 재료 제거 기술에 의해 제조될 수 있다. 전술한 재료 제거 기술 중, 레이저 커팅은 합리적인 경제적 조건 하에서 재료에 대한 매우 정확하고 깨끗한 제거를 허용함에 따라 매우 유용하다. 전술한 조종가능한 튜브와, 그 조종 구성체의 설계 및 제조에 대한 세부사항은, 예컨대 본 출원인의 WO　2009/112060　A1호, WO　2009/127236　A1호, US 13/160,949호 및 US 13/548,935호에 기술되어 있으며, 그 모두는 본원에 참고로 편입된다.
조종가능한 침습성 기구는 일반적으로 튜브를 조종하기 위해 그리고/또는 조종가능한 튜브의 원위 단부에 배치된 공구를 조작하기 위해 조종가능한 튜브의 근위 단부에 배치된 핸들을 포함한다. 이러한 공구는, 예컨대 카메라, 수동 매니퓰레이터(manual manipulator), 예를 들어 한 쌍의 가위, 포셉, 또는 에너지원, 예를 들어 전기적, 초음파 또는 광학적 에너지원을 이용하는 매니퓰레이터일 수 있다.
본 명세서에서, 용어 "근위(proxima)" 및 "원위(distal)"는 조작자, 예컨대 기구 또는 내시경을 작동시키는 외과의사에 대해 정의된다. 예컨대, 근위 단부는 외과의사 근방에 위치된 부분으로서 이해될 것이고, 원위 단부는 외과의사로부터 떨어지게 위치된 부분으로서 이해될 것이다.
최소한의 침습성 외과 수술에 이용되는 공통의 단일 포트 접근 장치는, 일반적으로 단일 절개부 또는 자연 개구부를 통해 인체 또는 동물체 내에 2개 이상의 조종가능한 침습성 기구를 도입하여 안내하게 한다. 조직 제거를 위해서는, 일반적으로 2개의 조종가능한 기구가 요구되는데, 예컨대 한 쌍의 파지형 포셉을 포함하는 제1 기구는 제거될 조직을 잡는데 이용되고, 예컨대 전기기계식 절단 장치를 포함하는 제2 기구는 조직을 해부하는데 이용된다.
조종가능한 튜브 내에 중간 원통형 요소를 갖는 조종가능한 기구를 조립하는 것은 매우 어려운데, 그 이유는 종방향 요소는 훨씬 감소된 굽힘 강도를 갖는 중간 원통형 요소를 제공하기 때문이다. 종방향 조종 요소를 갖는 중간 원통형 요소는 매우 제어되지 않은 방식으로 변형할 수 있다. 이는 그 기하학적 일관성을 쉽게 잃는다. 종방향 요소를 제공하는 동안에 그리고 그 후에 중간 원통형 요소를 조작하는 것은, 특히 조종가능한 튜브를 조립하는 동안에 문제가 될 수 있다. 이는 조립을 수행할 때 매우 다루기 힘들지만, 중간 원통형 요소에 손상을 야기할 수도 있다. 일반적으로, 이러한 손상은 열화된 성능을 갖는 조종가능한 기구를 야기하므로, 매우 바람직하지 못하다.
본 발명의 목적은 조종가능한 기구를 제조하기 위한 효율적이고 잘 제어된 방법, 및 대응하는 조종가능한 기구와, 그 조종가능한 요소를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 혹은 변형된 목적은, 조립될 각종 요소가 잘 조작될 수 있는 조종가능한 기구를 제조하는 방법, 및 대응하는 조종가능한 기구와, 그 조종가능한 요소를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 혹은 변형된 목적은, 조종가능한 기구의 요소에 손상을 야기할 때에 덜 영향을 받는 조종가능한 기구를 제조하는 방법, 및 대응하는 조종가능한 기구와, 그 조종가능한 요소를 제공하는 것이다.
상기한 목적 중 적어도 하나는 수술에서와 같은 내시경 및/또는 침습성 타입의 적용을 위한 조종가능한 기구를 제조하는 방법으로서, 상기 기구는,
근위 단부, 원위 단부 및 상기 근위 단부와 상기 원위 단부 사이의 중간부를 갖는 기다란 관형 바디를 포함하며, 상기 근위 단부는 적어도 하나의 작동 근위 존을 갖고, 상기 원위 단부는 적어도 하나의 가요성 원위 존을 갖고, 상기 기다란 관형 바디는 작동 근위 존의 운동이 대응하는 운동을 위한 대응하는 가요성 원위 존으로 전달되도록 구성된다. 상기 기다란 관형 바디는 내측 원통형 요소, 외측 원통형 요소, 및 종방향 요소를 갖고 상기 내측 원통형 요소와 상기 외측 원통형 요소 사이에 제공된 적어도 하나의 중간 원통형 요소를 포함하며, 상기 내측 원통형 요소, 상기 외측 원통형 요소 및 상기 중간 원통형 요소는 작동 근위 존의 운동이 상기 중간 원통형 요소 중 하나의 종방향 요소에 의해 대응하는 가요성 원위 존으로 전달되도록 결합되고,
상기 방법은,
- 상기 내측 원통형 요소와 상기 외측 원통형 요소를 제공하는 단계;
- 인접한 종방향 요소가 해제가능한 부착부 및 가요성 부착부 중 적어도 하나에 의해 상기 종방향 요소의 길이를 따라 분포되는 하나 이상의 위치에서 서로에 부착되도록 중간 원통형 요소를 제공함으로써, 해제가능한 부착부의 경우에 부착된 종방향 요소의 해제 후에, 상기 종방향 요소의 종방향으로 서로에 대해 상기 종방향 요소의 상대운동을 허용하고, 상기 중간 원통형 요소의 반경방향으로 종방향 요소의 운동을 제한하는 단계; 및
- 상기 내측 원통형 요소와 상기 외측 원통형 요소 사이에 상기 중간 원통형 요소를 내장하는 단계
를 포함하는, 조종가능한 기구의 제조 방법에 의해 성취된다.
상기 해제가능한 또는 가요성 연결은 운동이 반경방향으로 제한되기 때문에 조종가능한 기구의 효율적인 제조를 위해 중간 원통형 요소가 잘 핸들링될 수 있도록 인접한 종방향 요소들 사이의 연결을 제공한다. 상기 반경방향은 중간 원통형 요소의 종방향에 수직인 방향이며, 이는 외측 및/또는 내측 방향이다. 해제가능한 연결의 경우에, 상기 연결은 일시적이며, 조종가능한 기구의 제조 동안에 요구될 때에만 존재한다. 제조 동안에 또는 그 후에, 상기 해제가능한 연결은 상기 기구의 사용을 위해 해제될 수 있다. 가요성 연결은 종방향 요소의 종방향 운동을 허용하기 때문에 제조 후에 유지하지만, 그 외측방향 운동이 제한되기 때문에 종방향 요소를 함께 유지할 수 있다.
해제가능한 연결은, 예컨대 중간 원통형 요소에 도포되는 왁스 또는 접착제 등에 의해 제공될 수 있다. 내측 원통형 요소와 외측 원통형 요소 사이의 중간 원통형 요소의 삽입 후 또는 그 동안에, 왁스 또는 접착제는, 가열에 의한 결합, 혹은 왁스 또는 접착제 등을 제거하는 적절한 작용제를 갖는 처리를 해제하도록 제거될 수 있다.
일 실시예에서, 인접한 종방향 요소는 종방향 요소의 길이를 따라 분포되는 하나 이상의 위치에서 굴곡 요소(flexure elements)에 의해 가요성으로 부착되며, 상기 굴곡 요소는 상기 종방향 요소의 운동을 반경방향으로 제한하면서 상기 종방향 요소의 상대운동을 서로에 대해 종방향으로 허용하기 위해 가요성을 제공하도록 구성된다. 상기 굴곡 요소는 종방향 요소를 종방향으로 함께 유지하지만, 종방향 운동을 허용한다.
또 다른 실시예에서, 인접한 종방향 요소는 상기 종방향 요소의 길이를 따라 분포되는 하나 이상의 위치에서 파쇄 요소(fracture elements)에 의해 해제가능하게 부착되며, 상기 파쇄 요소는 상기 파쇄 요소의 파쇄 후에 상기 종방향 요소의 종방향으로 서로에 대해 상기 종방향 요소의 상대운동을 허용하기 위해 파쇄를 허용하도록 구성된다. 상기 파쇄 요소는 종방향 요소가 서로에 대해 이동될 수 있지만, 양호한 핸들링 성능을 위해 반경방향으로의 운동이 제한되도록 파쇄될 수 있는 인접한 종방향 요소들 사이의 연결을 제공한다. 또한, 파쇄 요소는 적절한 가위를 갖는 절단과 같은 임의의 다른 수단에 의해, 또는 레이저 커팅에 의해, 또는 파쇄 요소를 가열함으로써 파쇄될 수도 있다.
유리한 실시예에서, 상기 파쇄 요소는, 상기 파쇄 요소가 적절한 힘의 적용시에 파쇄하는 하나 이상의 사전결정된 파쇄 위치를 제공하도록 형성된다. 이러한 파쇄 위치는 파쇄 요소를 파괴하는데 요구되는 잘 정의된 파쇄 및 파쇄력을 제공한다.
일 실시예에서, 파쇄 요소는, 상기 종방향 요소의 운동을 서로에 대해 유도하고, 상기 파쇄 요소를 파쇄하도록 인접한 종방향 요소 상에 힘을 가함으로써 상기 내측 원통형 요소와 상기 외측 원통형 요소 사이에 상기 중간 원통형 요소를 내장한 후에 파쇄된다. 상기 파쇄 요소가 손상되지 않은 동안에 상기 내측 원통형 요소와 상기 외측 원통형 요소 사이에 상기 중간 원통형 요소를 삽입하는 것은 상기 중간 원통형 요소의 양호한 핸들링을 제공하고, 상기 조종가능한 기구의 신속하고 신뢰성 있는 제조를 야기한다. 상기 파쇄 요소는 파쇄 후에 상기 기구 내에 유지하지만, 트랩을 유지하도록 내측, 외측 및 중간 원통형 요소들에 의해 둘러싸인다.
또 다른 실시예에서, 상기 힘은 작동 근위 존 또는 가요성 원위 존에 힘을 가함으로써 상기 종방향 요소에 가해진다. 상기 파쇄 요소가 손상되지 않은 동안에 내측, 외측 및 중간 원통형 요소들을 조립하면, 상기 파쇄 요소를 파괴하도록 상기 가요성 존에 영향을 주는 단순한 조치만을 필요로 한다. 상기 가요성 존을 이동하는 것은 조종가능한 기구가 그렇게 하도록 설계되어 있다는 것이다. 따라서, 이러한 성능을 이용하는 것은 상기 파쇄 요소를 파괴하는데 용이하고 효율적이다.
또 다른 실시예에서, 파쇄 요소는, 상기 내측 원통형 요소와 상기 외측 원통형 요소 사이에 상기 중간 원통형 요소를 내장할 때 파쇄되고, 선택적으로 제거된다. 일부 환경에서는, 상기 내측 원통형 요소와 상기 외측 원통형 요소 사이에 상기 중간 원통형 요소를 삽입하는 프로세스 동안에 상기 파쇄 요소를 파괴하는데 더욱 적합할 수 있다. 이미 삽입되어 있는 상기 중간 원통형 요소의 일부는 파쇄되고, 선택적으로 제거된 상기 파쇄 요소를 갖는 한편, 아직 삽입되지 않은 일부는 상기 내측 원통형 요소와 상기 외측 원통형 요소 사이에 또 다른 삽입을 위해 잘 핸들링되기에 충분히 확고하다.
또 다른 관점에서, 본 발명은 내시경 및/또는 침습성 타입의 적용을 위한 조종가능한 기구를 제조하기 위한 방법에 사용되고 그리고/또는 내시경 및/또는 침습성 타입의 적용을 위한 조종가능한 기구에 적용하기 위한 중간 원통형 요소를 제공하며, 상기 중간 원통형 요소는 종방향 요소를 포함하며, 그 중 인접한 종방향 요소는 상기 종방향 요소의 길이를 따라 분포되는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 파쇄 요소 및 하나 이상의 굴곡 요소 중 적어도 하나에 부착된다. 상기 파쇄 또는 굴곡 요소는 다양 한 방식으로 구성될 수 있다. 실시예에서, 이는 굴곡 요소로서 작용하지만, 파쇄 요소가 되기 위해 잠시 후에 파쇄하도록 가요성을 보일 수 있다.
일 실시예에서, 인접한 종방향 요소는 슬릿에 의해 분리되고, 하나 이상의 슬릿은 상기 종방향 요소의 길이를 따라 분포되는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 파쇄 요소 및 하나 이상의 굴곡 요소 중 적어도 하나에 가교(bridge)된다. 이러한 파쇄 요소는 작은 브릿지 요소의 형태를 취할 것이다. 이는 효율적으로 얻어질 수 있다. 상기 슬릿은 일반적으로 레이저 커팅 등의 프로세스에 의해 제조된다. 상기 슬릿의 일부는 파쇄 요소를 제공하도록 절단되지 않고 남을 수 있다. 상기 파쇄 또는 굴곡 요소는 상기 파쇄 요소의 파쇄 또는 굴곡 특성을 조율하도록 상기 중간 원통형 요소의 벽 두께보다 작은 두께를 구비할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 슬릿은 조종가능한 기구 내에 제공될 때 인접한 종방향 요소에 의해 종방향 요소의 운동이 안내되도록 치수설정되며, 그에 의해 상기 조종가능한 기구의 사용 동안에 상기 종방향 요소의 운동이 잘 제어된다.
유리한 실시예에서, 상기 인접한 종방향 요소의 길이의 적어도 일부를 따라 인접한 종방향 요소들 사이에는 갭이 제공되고, 상기 갭 내에는 하나 이상의 파쇄 요소 및 하나 이상의 굴곡 요소 중 적어도 하나가 제공된다. 일반적으로, 상기 갭은 연장부와, 인접한 종방향 요소들 사이의 상기 슬릿의 더 넓은 부분으로서 제공될 수 있다. 상기 종방향 요소의 종방향에 수직인 방향에서 측정될 때 더 긴 길이를 갖는 파쇄 또는 굴곡 요소는 이러한 갭 내에 제공될 수 있다. 이는 상기 파쇄 요소 상에 더 큰 힘 모멘트가 가해지게 하여, 상기 파쇄 요소를 이동할 때 상기 파쇄 요소를 파괴하는데 조력할 수 있거나, 또는 굴곡 요소의 경우에 강화된 가요성을 제공할 수 있다. 상기 갭의 폭은 상기 종방향 요소의 종방향에 수직인 방향으로 측정될 때 종방향 요소의 폭의 5%-95%에 대응할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 적어도 하나 이상의 파쇄 요소는 상기 종방향 요소의 종방향으로 실질적으로 일정한 폭과, 상기 종방향 요소의 종방향에 수직방향인 길이를 갖는다. 상기 파쇄 요소의 폭에 대한 길이 비는 바람직하게 4 이상, 실시예에서 8 이상이다. 이러한 파쇄 요소는 비교적 단순하고 쉽게 제공된다. 사용되는 재료와, 그 치수에 따라서, 상기 종방향 요소에 의한 힘에 대해 파쇄할 수 있거나, 또는 상기 파소 요소를 절단함으로써 파쇄(파괴)될 수 있다. 절단은 적절한 가위와 같은 기계적 수단에 의해 또는 레이저 커팅 등에 의해 수행될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 상기 하나 이상의 파쇄 요소 및 상기 하나 이상의 굴곡 요소 중 적어도 하나는, 하나 이상의 Z-형상 및 하나 이상의 S-형상 중 적어도 하나를 갖는다. Z-형상 및 S-형상은 그 운동을 허용하도록 상기 종방향 요소의 종방향으로 가요성을 갖도록 제조될 수 있는 한편, 그 반경방향으로의 운동이 제한된다. 따라서, Z-형상은 인접한 종방향 요소들 사이에 가요성 연결을 제공할 수 있다. 다른 실시예에서, 이는 Z-형상의 파쇄 요소로서 형성될 수 있다.
유리한 실시예에서, 상기 적어도 하나 이상의 파쇄 요소는, 상기 적어도 하나 이상의 파쇄 요소가 적절한 힘의 적용시에 파쇄하는 하나 이상의 사전결정된 파쇄 위치를 제공하도록 형성된다. 이와 같이 사전 정의된 파쇄 위치를 가지면, 상기 파쇄 요소의 파쇄 특성에 대한 개선된 제어를 야기한다. 이에 따라, 파쇄는 매우 신뢰성 있게 된다.
일 실시예에서, 상기 적어도 하나 이상의 파쇄 요소는, 상기 종방향 요소의 종방향인 폭, 상기 종방향 요소의 종방향에 수직방향인 길이, 및 인접한 종방향 요소의 해당하는 하나에 부착되는 단부들을 가지며, 상기 적어도 하나 이상의 파쇄 요소의 폭은 상기 단부들이 파쇄 위치를 제공하도록 그 단부들을 향해 그 길이를 따라 상기 파쇄 요소의 중앙 영역으로부터 감소한다. 상기 종방향 요소를 이동할 때 이들 위치에는 최대의 힘 모멘트가 가해진다. 상기 종방향 요소와 상기 파쇄 요소의 연결에서 가장 작은 폭을 제공함으로써 이들 지점에서 상기 파쇄 요소를 가장 약하게 제조하면, 상기 파쇄 요소의 파쇄 후에 상기 종방향 요소의 매끄러운 운동 제어를 위해 양자의 종방향 요소로부터 상기 파쇄 요소가 분리되게 한다.
바람직한 실시예에서, 상기 적어도 하나 이상의 파쇄 요소는 실질적으로 타원 형상 또는 실질적으로 원형 형상을 갖는다. 상기 파쇄 요소의 이러한 형상은 강화된 파쇄 특성을 위해 상기 파쇄 요소 상에 전단력 및 인장력 양자를 야기할 것이다. 이는 특히 원형 형상에 대한 경우이며, 서로에 대해 이동될 때 양자의 인접한 종방향 요소들 사이에서 롤링한다.
또 다른 실시예에서, 상기 적어도 하나 이상의 파쇄 요소는, 상기 종방향 요소의 종방향인 폭, 상기 종방향 요소의 종방향에 수직방향인 길이, 및 인접한 종방향 요소의 해당하는 하나에 부착되는 단부들을 가지며, 상기 적어도 하나 이상의 파쇄 요소의 폭은 상기 적어도 하나의 파쇄 요소의 중앙 영역을 향해 그 길이를 따라 상기 적어도 하나의 파쇄 요소의 단부들로부터 감소하여 상기 중앙 영역이 파쇄 위치를 제공함으로써, 상기 중앙 영역이 파쇄 위치를 제공한다. 이는 상기 파쇄 요소의 중간 어디에 단일의 파쇄 위치를 제공한다. 이는 분리된 파쇄 요소가 바람직하지 못한 환경에서 특히 유리하다.
바람직한 실시예에서, 상기 적어도 하나 이상의 파쇄 요소는 실질적으로 모래시계 형상이다. 상기 적어도 하나 이상의 파쇄 요소는, 그 상부에 부착된 2개의 실질적으로 삼각형 형상의 부재, 그 반타원형 원주에 부착된 2개의 실질적으로 반타원형 형상의 부재, 또는 그 반원형 원주에 부착된 2개의 실질적으로 반원형 형상의 부재를 포함하도록 형성될 수 있다.
또 다른 관점에서, 본 발명은 내시경 및/또는 침습성 타입의 적용을 위한 조종가능한 기구로서, 상기 기구는,
근위 단부, 원위 단부 및 상기 근위 단부와 상기 원위 단부 사이의 중간부를 갖는 기다란 관형 바디를 포함하며, 상기 근위 단부는 적어도 하나의 작동 근위 존을 갖고, 상기 원위 단부는 적어도 하나의 가요성 원위 존을 갖고, 상기 기다란 관형 바디는 작동 근위 존의 운동이 대응하는 운동을 위한 대응하는 가요성 원위 존으로 전달되도록 구성되고,
상기 기다란 관형 바디는 내측 원통형 요소, 외측 원통형 요소, 및 종방향 요소를 갖고 상기 내측 원통형 요소와 상기 외측 원통형 요소 사이에 제공된 적어도 하나의 중간 원통형 요소를 포함하며, 상기 내측 원통형 요소, 상기 외측 원통형 요소 및 상기 중간 원통형 요소는 작동 근위 존의 운동이 상기 중간 원통형 요소 중 하나의 종방향 요소에 의해 대응하는 가요성 원위 존으로 전달되도록 결합되고,
상기 적어도 하나의 중간 원통형 요소는 상술한 중간 원통형 요소이며, 인접한 종방향 요소를 부착하는 파쇄 요소의 경우에 파쇄되거나, 제거되거나 또는 아직 파쇄되지 않은 파쇄 요소를 갖는, 조종가능한 기구를 제공한다.
바람직하게 상기 파쇄 요소는, 상기 파쇄 요소가 인접한 원통형 요소의 하나 이상의 부분과 간섭하지 않도록 상기 중간 원통형 요소의 길이를 따라 분포된다. 그 다음, 상기 파쇄 요소는, 특히 파쇄 요소가 그 종방향 요소로부터 분리될 때 상기 조종가능한 기구의 기능을 방해하지 않을 것이다.
적어도 2개의 인접한 중간 원통형 요소가 제공되는 일 실시예에서, 상기 파쇄 요소는 하나의 중간 원통형 요소의 파쇄 요소가 인접한 중간 원통형 요소의 하나 이상의 파쇄 요소와 간섭하지 않도록 상기 중간 원통형 요소의 길이를 따라 분포된다.
상기 방법, 중간 원통형 요소 또는 기구의 일 실시예에서, 작동 근위 존은 가요성 근위 존으로서 구성될 수 있다.
상기 방법, 중간 원통형 요소 또는 파쇄 요소를 포함하는 조종가능한 기구의 또 다른 실시예에서, 각각의 파쇄 요소는, 각각의 파쇄 요소를 부착하는 인접한 종방향 요소가 서로에 대해 종방향으로 이동될 때 파쇄하도록 구성 및 배치됨으로써, 각 별개의 파쇄 요소의 최고 인장 응력 이상인 각각의 파쇄 요소 내에 실제의 파쇄 요소 응력을 전개하는 동시에, 인접한 종방향 요소 중 각각의 하나 내에서 전개되는 상기 실제의 파쇄 요소 응력은 그 자체의 해당하는 항복 응력보다 낮게 유지한다.
본 발명의 또 다른 특징 및 이점은 비제한적이고 비배타적인 실시예에 의해 본 발명의 설명으로부터 명백해질 것이다. 이들 실시예는 보호 범위를 제한하는 것으로 고려되지 않아야 한다. 당업자는 본 발명의 다른 변형례 및 동등한 실시예가 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고서 고려되어 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 본 발명의 실시예는 첨부한 도면을 참조하여 기술될 것이며, 동일 또는 유사한 참조부호는 동일, 유사 또는 대응하는 부품을 지칭한다.
도 1은 2개의 조종가능한 기구를 갖는 침습성 기구의 비제한적인 실시예에 대한 개략적인 사시도,
도 2a는 강성의 침습성 기구의 비제한적인 실시예에 대한 측면도,
도 2b는 조종가능한 침습성 기구의 비제한적인 실시예에 대한 측면도,
도 2c는 조종가능한 기구의 기다란 관형 바디의 비제한적인 실시예에 대한 상세 사시도,
도 2d는 도 2c에 도시한 바와 같이 기다란 관형 바디의 원위 단부에 대한 상세도,
도 2e는 도 2c에 도시한 바와 같이 조종가능한 기구의 기다란 관형 바디에 대한 종단면도,
도 2f는 도 2c에 도시한 바와 같이 조종가능한 기구의 기다란 관형 바디에 대한 종단면도로서, 제1 근위 및 제1 원위 가요성 존이 굴곡되어, 조종 구성체의 작동을 나타낸 도면,
도 2g는 도 2f에 도시한 바와 같이 조종가능한 기구의 기다란 관형 바디에 대한 종단면도로서, 제2 근위 및 제2 원위 가요성 존이 굴곡되어, 조종 구성체의 작동을 나타낸 도면,
도 2h는 도 2c에 도시한 바와 같이 기다란 관형 바디에 대한 사시도로서, 기다란 관형 바디의 제1 원위 가요성 존과 제1 근위 가요성 존을 상호연결하는 중간 원통형 요소의 벽에 종방향 슬릿을 제공한 후에 얻어진 종방향 조종 요소의 예시적인 실시예를 도시하도록 외측 원통형 요소가 부분적으로 제거된 도면,
도 2i는 하나의 근위 및 하나의 원위 가요성 존을 갖는 조종가능한 기구의 예시적인 실시예에 대한 종단면도,
도 2j는 도 2i에 도시한 조종가능한 기구의 3개의 원통형 요소에 대한 분해 사시도,
도 2k는 도 2j에 도시한 조종가능한 기구의 중간 원통형 요소의 예시적인 실시예의 언롤 버전에 대한 평면도로서, 상기 중간 원통형 요소는 상기 언롤 버전을 원통형 구성으로 롤링하고, 용접 기술 등의 임의의 공지된 부착 수단에 의한 롤-업 구성의 인접한 측부를 부착함으로써 형성될 수 있음,
도 3a, 3b 및 3c는 내측, 외측 및 중간 원통형 요소의 가요성 근위 및 원위부의 실시예에 대한 개략적인 언롤을 도시한 도면,
도 4는 도 2j의 분해도와 유사하지만, 원통형 요소의 가변 직경을 갖는 조종가능한 튜브의 3개의 원통형 요소에 대한 분해 사시도,
도 5는 도 3a, 3b 및 3c에 도시한 바와 비교가능한 원통형 요소를 갖는 조종가능한 튜브의 개략적인 단면도,
도 6a 및 도 6b는 내측, 중간 및 외측 원통형 요소를 갖는 조종가능한 튜브의 또 다른 실시예에 대한 개략적인 단면도,
도 7a 및 7b는 조종가능한 튜브와 함께 이용될 수 있는 액추에이터에 대한 개략적인 사시도,
도 8a 내지 16b는 파쇄 요소를 갖는 중간 원통형 요소의 세부사항에 대한 각종 실시예를 사시도(a 도면) 및 측면도(b 도면)로 각각 도시한 도면,
도 17은 내측 및 외측 원통형 요소들 사이의 2개의 중간 원통형 요소의 조립에 대한 일 실시예로서, 그 중 양자의 중간 원통형 요소는 종방향 요소와 파쇄 요소를 갖는 도면.
도 2a는 강성의 침습성 기구(240)의 비제한적인 실시예에 대한 측면도를 도시하고, 도 2b는 조종가능한 침습성 기구(10)에 대한 비제한적인 실시예를 도시한다. 도 1은 이러한 2개의 조종가능한 침습성 기구(10)를 갖는 도입기를 구비한 침습성 기구 조립체(1)에 대한 비제한적인 실시예를 도시하며, 그 도입지는 종래기술에 공지되어 있다. 조종가능한 침습성 기구(10)의 비제한적인 실시예에 대한 세부사항은 도 2c 내지 2k에 관해 설명된다.
도 2a에 도시한 바와 같은 강성의 침습성 기구(240)는 근위 단부(241)와 원위 단부(243)를 갖는 기다란 샤프트(242)를 포함한다. 원위 단부(243)에는, 공구(2), 예컨대 포셉(forceps)이 배치된다. 근위 단부(241)에는, 공구(2)를 조작, 즉 포셉의 죠(jaw)를 개폐하기 위한 핸들(3)이 배치된다. 그러한 취지로, 기다란 샤프트(242) 내에는 제어 로드(미도시)가 존재하며, 그 로드는 핸들(3)을 공구(2)와 연결한다. 상기 로드는 핸들(3)에 의해 이동될 수 있고, 로드의 운동은 당업자에게 공지된 바와 같이 공구(2)의 사전결정된 운동으로 바뀌므로, 본원에서 더 이상 설명할 필요가 없다. 또한, 샤프트(242)는 전류가 공구에 흐르게 하는, 예컨대 인체 또는 동물체 내에 열처리를 수행하기 위해 상기 공구를 가열하는 전도성 와이어를 포함할 수 있다.
도 2b는 조종가능한 침습성 기구(10)의 측면도를 도시한다. 조종가능한 기구(10)는 2개의 작동 근위 존(14, 15)을 구비한 근위 단부(11), 2개의 가요성 원위 존(16, 17)을 구비한 원위 단부(13), 및 강성의 중간부(12)를 갖는 기다란 관형 바디(18)를 포함한다. 본 실시예에서 작동 근위 존(14, 15)은 가요성 근위 존으로서 구성되며, 가요성 근위 존으로도 지칭될 것이다. 원위 단부(13)에는, 포셉(2)과 같은 공구가 배치된다. 근위 단부(11)에는, 포셉(2)의 죠를 개폐하기 위한 핸들(3)이 배치된다.
도 2c는 조종가능한 기구(10)의 기다란 관형 바디(18)의 원위부에 대한 상세 사시도를 제공하며, 기다란 관형 바디(18)가 원위 단부(13)에서 제1 가요성 원위 존(16) 후에 종단하는 외측 원통형 요소(104)를 구비하는 다수의 동축으로 배치된 층 또는 원통형 요소를 포함하는 것으로 도시한다. 외측 원통형 요소(104)의 원위 단부(13)는 외측 원통형 요소(104) 내에 인접하게 위치된 원통형 요소(103)에, 예컨대 용접 스폿(100)에서 스폿 용접에 의해 고정식으로 부착된다. 그러나, 적절한 접착제에 의해 접착을 포함하는 임의의 다른 적절한 부착법이 이용될 수 있다.
도 2d는 원위 단부(13)의 상세도를 제공하며, 내측 원통형 요소(101), 제1 중간 원통형 요소(102) 및 제2 중간 원통형 요소(103)인 3개의 동축으로 배치된 층 또는 원통형 요소를 구비하는 것으로 도시한다. 내측 원통형 요소(101), 제1 중간 원통형 요소(102) 및 제2 중간 원통형 요소(103)의 원위 단부들은 모두 서로에 고정식으로 부착된다. 이는 용접 스폿(100)에서 스폿 용접에 의해 수행될 수 있다. 그러나, 적절한 접착제에 의해 접착을 포함하는 임의의 다른 적절한 부착법이 이용될 수 있다. 부착 지점은 도면에 도시한 바와 같이 내측 원통형 요소(101), 제1 중간 원통형 요소(102) 및 제2 중간 원통형 요소(103)의 단부 에지에 있을 수 있다. 그러나, 이들 부착 지점은 이들 에지로부터 어느 정도 떨어진 거리에 있을 수도 있고, 바람직하게 가요성 존(17)의 위치와 단부 에지 사이에 있을 수 있다.
도 2c에 도시한 바와 같이, 기다란 관형 바디(18)가 총 4개의 원통형 요소를 포함하는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 도 2c에 도시한 실시예에 따른 기다란 관형 바디(18)는 조종 구성체의 조종 부재를 배치하는 2개의 중간 원통형 요소(102, 103)를 포함한다. 도 2c에 도시한 바와 같은 기다란 관형 바디(18)의 예시적인 실시예에서의 조종 구성체는 기다란 관형 바디(18)의 근위 단부(11)에서의 2개의 가요성 존(14, 15), 기다란 관형 바디(18)의 원위 단부(13)에서의 2개의 가요성 존(16, 17), 및 근위 및 원위 단부(11, 13)에서 관련된 가요성 존들 사이에 배치된 조종 부재를 포함한다. 조종 부재의 예시적인 실제 구성은 도 2e에 도시되어 있으며, 이는 도 2c에 도시한 바와 같이 기다란 관형 바디(18)의 예시적인 실시예에 대한 개략적인 종단면도를 제공한다.
도 2e는 상술한 4개의 층 또는 원통형 요소, 즉 내측 원통형 요소(101), 제1 중간 원통형 요소(102), 제2 중간 원통형 요소(103) 및 외측 원통형 요소(104)를 도시한다.
상기 기구의 원위 단부로부터 근위 단부로의 길이를 따라 보이는 바와 같이, 내측 원통형 요소(101)는, 조종가능한 기구(10)의 원위 단부(13)에 배치된 강성의 링(111), 제1 가요성부(112), 제1 중간 강성부(113), 제2 가요성부(114), 제2 중간 강성부(115), 제3 가요성부(116), 제3 중간 강성부(117), 제3 가요성부(118), 및 조종가능한 기구(10)의 근위 단부(11)에 배치된 강성의 단부(119)를 포함한다.
상기 기구의 원위 단부로부터 근위 단부로의 길이를 따라 보이는 바와 같이, 제1 중간 원통형 요소(102)는, 강성 링(121), 제1 가요성부(122), 제1 중간 강성부(123), 제2 가요성부(124), 제2 중간 강성부(125), 제3 가요성부(126), 제3 중간 강성부(127), 제4 가요성부(128) 및 강성 단부(129)를 포함한다. 제1 중간 원통형 요소(102)의 강성 링(121), 제1 가요성부(122), 제1 중간 강성부(123), 제2 가요성부(124), 제2 중간 강성부(125), 제3 가요성부(126), 제3 중간 강성부(127), 제4 가요성부(128) 및 강성 단부(129)의 종방향 치수 각각은, 내측 원통형 요소(101)의 강성의 링(111), 제1 가요성부(112), 제1 중간 강성부(113), 제2 가요성부(114), 제2 중간 강성부(115), 제3 가요성부(116), 제3 중간 강성부(117), 제3 가요성부(118) 및 강성의 단부(119)와 각각 정렬되고, 바람직하게 대략 동일하며, 마찬가지로 이들 부분과 일치한다. 본 설명에서, "대략 동일"은 해당하는 동일한 치수가 10% 미만, 바람직하게 5% 미만의 여유 내에서 동일함을 의미한다.
상기 기구의 원위 단부로부터 근위 단부로의 길이를 따라 보이는 바와 같이, 제2 중간 원통형 요소(103)는, 제1 강성 링(131), 제1 가요성부(132), 제2 강성 링(133), 제2 가요성부(134), 제2 중간 강성부(135), 제1 중간 가요성부(136), 제2 중간 강성부(137), 제2 중간 가요성부(138) 및 강성 단부(139)를 포함한다. 제2 중간 원통형 요소(103)의 제1 강성 링(131), 제2 강성 링(133) 및 제2 가요성부(134)와 함께 제1 가요성부(132), 제2 중간 강성부(135), 제1 중간 가요성부(136), 제2 중간 강성부(137), 제2 중간 가요성부(138) 및 강성 단부(139)의 종방향 치수 각각은, 내측 원통형 요소(101)의 강성의 링(111), 제1 가요성부(112), 제1 중간 강성부(113), 제2 가요성부(114), 제2 중간 강성부(115), 제3 가요성부(116), 제3 중간 강성부(117), 제3 가요성부(118) 및 강성의 단부(119)와 각각 정렬되고, 바람직하게 대략 동일하며, 마찬가지로 이들 부분과 일치한다.
상기 기구의 원위 단부로부터 근위 단부로의 길이를 따라 보이는 바와 같이, 외측 원통형 요소(104)는, 제1 강성 링(141), 제1 가요성부(142), 제2 중간 강성부(143), 제2 가요성부(144) 및 제2 강성 링(145)을 포함한다. 외측 원통형 요소(104)의 제1 가요성부(142), 제2 중간 강성부(143) 및 제2 가요성부(144)의 종방향 치수 각각은, 제2 중간 요소(103)의 제2 가요성부(134), 제1 중간 강성부(135) 및 제1 중간 가요성부(136)와 각각 정렬되고, 바람직하게 대략 동일하며, 마찬가지로 이들 부분과 일치한다. 강성 링(141)은 강성 링(133)과 대략 동일한 길이를 갖고, 예컨대 스폿 용접 또는 접착에 의해 고정식으로 부착된다. 바람직하게, 강성 링(145)은 예컨대 스폿 용접 또는 접착에 의해 강성 링(145)과 제2 중간 강성부(137) 사이에 적절한 고정 부착을 이루는데 요구되는 길이 이상으로만 제2 중간 강성부(137)와 중첩한다. 강성 링(111, 121, 131)은 예컨대 스폿 용접 또는 접착에 의해 서로 부착된다. 이는 단부 에지에서뿐만 아니라, 이들 단부 에지에서 거리를 두고 수행될 수 있다.
일 실시예에서, 동일한 바를 비교가능한 방식으로 마찬가지로 함께 부착될 수 있는 강성의 단부(119, 129)에 적용할 수 있다. 그러나, 후술하는 바와 같이, 그 구성은 근위부에서의 원통형 요소의 직경이 원위부에서의 직경에 대해 더 크거나 또는 더 작게 될 수 있다. 이러한 실시예에서, 근위부에서의 그 구성은 도 2e에 도시한 바와는 상이하다. 직경의 증대의 결과로서, 확대(amplification)가 성취되고, 즉 원위부에서의 가요성 존의 굴곡 각도가 근위부에서의 대응하는 가요성부의 굴곡 각도보다 더 클 것이다. 이는 도 4를 참조하여 하기에서 더 기술될 것이다.
원통형 요소(101, 102, 103, 104)의 내경 및 외경은 기다란 관형 바디(18)를 따라 동일한 위치에서, 내측 원통형 요소(101)의 외경이 제1 중간 원통형 요소(102)의 내경보다 약간 작고, 제1 중간 원통형 요소(102)의 외경이 제2 중간 원통형 요소(103)의 내경보다 약간 작고, 제2 중간 원통형 요소(103)의 외경이 외측 원통형 요소(104)의 내경보다 약간 작은 방식으로 선택되어, 인접한 원통형 요소의 서로에 대한 슬라이딩 운동이 가능해진다. 그 치수설정은 인접한 요소들 사이에 슬라이딩 핏이 제공되도록 되어야 한다. 인접한 요소들 사이의 간극은 대체로 0.02 내지 0.1 mm의 차순이지만, 특정한 적용 및 사용되는 재료에 따라 다를 수 있다. 바람직하게, 그 간극은 중첩 구성을 방지하도록 종방향 요소의 벽 두께보다 더 작다. 종방향 요소의 벽 두께의 약 30% 내지 40%로 간극을 제한하는 것이 대체로 충분하다.
도 2e에서 알 수 있는 바와 같이, 근위 단부(11)의 가요성 존(14)은 제2 중간 원통형 요소(103)의 부분(134, 135, 136)에 의해 원위 단부(13)의 가요성 존(16)에 연결되어, 조종가능한 기구(10)의 조종 구성체의 종방향 조종 부재의 제1 세트를 형성한다. 또한, 근위 단부(11)의 가요성 존(15)은 제1 중간 원통형 요소(102)의 부분(122, 123, 124, 125, 126, 127, 128)에 의해 원위 단부(13)의 가요성 존(17)에 연결되어, 조종 구성체의 종방향 조종 부재의 제2 세트를 형성한다. 상술한 바와 같은 구성의 이용은 조종가능한 기구(10)가 이중 굴곡을 위해 이용되게 한다. 이러한 구성의 작동 원리는 도 2f 및 2g에 도시한 예에 관해 설명될 것이다.
편의를 위해, 도 2e, 2f 및 2g에 도시한 바와 같이, 원통형 요소(101, 102, 103, 104)의 상이한 부분은 하기와 같이 형성된 존(151-160)으로 그룹핑되어 있다. 존(151)은 강성 링(111, 121, 131)을 포함한다. 존(152)은 부분(112, 122, 132)을 포함한다. 존(153)은 강성 링(133, 141) 및 부분(113, 123)을 포함한다. 존(154)은 부분(114, 124, 134, 142)을 포함한다. 존(155)은 부분(115, 125, 135, 143)을 포함한다. 존(156)은 부분(116, 126, 136, 144)을 포함한다. 존(157)은 강성 링(145)과, 그와 일치하는 부분(117, 127, 137)의 일부를 포함한다. 존(158)은 존(157) 외부의 부분(117, 127, 137)의 일부를 포함한다. 존(159)은 부분(118, 128, 138)을 포함한다. 마지막으로, 존(160)은 강성 단부(119, 129, 139)를 포함한다.
조종가능한 기구(10)의 원위 단부(13)의 적어도 일부를 편향시키기 위해, 존(158)에 반경방향으로 굽힘력을 가하는 것이 가능하다. 도 2f 및 2g에 도시한 예에 의하면, 존(158)은 존(155)에 대해 하측방향으로 굴곡된다. 그 결과, 존(156)은 하측방향으로 굴곡된다. 제2 중간 강성부(137)와 제2 강성 링(133) 사이에 배치된 제2 중간 원통형 요소(103)의 부분(134, 135, 136)을 포함하는 조종 부재의 제1 세트로 인해, 존(156)의 하측방향 굴곡은 존(155)에 대한 존(154)의 상측방향 굴곡으로의 조종 부재의 제1 세트의 종방향 변위에 의해 전달된다. 이는 도 2f 및 2g에 도시된다.
존(156)의 예시적인 하측방향 굴곡은 도 2f에 도시한 바와 같이 기구의 원위 단부에서 존(154)의 상측방향 굴곡만을 초래한다. 존(156)의 굴곡의 결과로서 존(152)의 굴곡은 존(152, 154)들 사이에 배치된 존(153)에 의해 방지된다. 그 후, 굽힘력이 임의의 반경방향으로 존(160)에 가해지면, 존(159)이 또한 굴곡된다. 도 2g에 도시한 바와 같이, 존(160)은 도 2f에 도시한 위치에 대해 상측방향으로 굴곡된다. 그 결과, 존(159)은 상측방향으로 굴곡된다. 강성 링(121)과 강성 단부(129) 사이에 배치된 제1 중간 원통형 요소(102)의 부분(122, 123, 124, 125, 126, 127, 128)을 포함하는 조종 부재의 제2 세트로 인해, 존(159)의 상측방향 굴곡은 도 2f에 도시한 위치에 대해 존(152)의 하측방향 굴곡으로의 조종 부재의 제2 세트의 종방향 변위에 의해 전달된다.
도 2g는 도 2f에 도시한 바와 같이 기구의 초기 굴곡이 유지되는 것을 도시하고 있는바, 그 이유는 이러한 굴곡이 존(156)의 굴곡에 의해서만 좌우되는 한편, 존(152)의 굴곡이 상술한 바와 같이 존(159)의 굴곡에 의해서만 좌우되기 때문이다. 존(152, 154)이 서로에 대해 독립적으로 굴곡가능한 점으로 인해, 서로 독립적인 종축 위치 및 방향을 조종가능한 기구(10)의 원위 단부(13)에 제공하는 것이 가능하다. 특히, 원위 단부(13)는 유리한 S-형 형상을 가정할 수 있다. EP　1　708　609　A호에 기술된 바와 같은 공지된 기구에서, 종축의 위치 및 방향이 항상 결합되어 별개로 제어될 수 없다. 당업자는 존(152, 154)을 서로에 대해 독립적으로 굴곡하는 능력이 원위 단부(13) 및 그에 따른 전체적인 조종가능한 기구(10)의 조작성을 상당히 강화시킴을 이해할 것이다.
명백하게, 조종가능한 기구(10)의 근위 단부(11)와 원위 단부(13)의 총 길이 및 굴곡 반경에 대한 특정한 요건을 수용하거나, 또는 근위 단부(11)의 적어도 일부와 원위 단부(13)의 적어도 일부의 굴곡 간의 확대(amplification) 또는 감쇠(attenuation) 비율을 수용하도록 도 2e 내지 2g에 도시한 가요성부의 길이를 변경하는 것이 가능하다.
조종가능한 침습성 기구(10)의 조종 구성체는 해당하는 강성 링(121, 123)에 고정식으로 부착된 조종 부재로서 종래의 조종 케이블을 포함할 수 있다. 그러나, 종래의 조종 케이블의 잘 공지된 단점으로 인해, 조종 부재는 하니 이상의 중간 원통형 요소(102, 103)의 일체부를 형성하는 종방향 요소의 하나 이상의 세트를 포함한다. 바람직하게, 종방향 요소는 중간 원통형 요소(102, 103)의 벽이 나머지 종방향 조종 요소를 형성하는 종방향 슬릿을 구비한 후에 중간 원통형 요소(102, 103)의 벽의 나머지 부분을 포함한다.
후자의 종방향 조종 요소의 제조에 관한 또 다른 세부사항은 근위 단부(11)와 원위 단부(13) 양자에서 하나의 가요성 존만을 포함하는 조종가능한 기구의 예시적인 실시예에 관한 도 2i 내지 2k를 참조하여 제공된다.
도 2i는 3개의 동축으로 배치된 원통형 요소, 즉 내측 원통형 요소(2202), 중간 원통형 요소(2203) 및 외측 원통형 요소(2204)를 포함하는 조종가능한 기구(2201)에 대한 종단면도를 도시한다. 내측 원통형 요소(2202)는 기구(2201)의 원위 단부(13)에 위치된 제1 강성 단부(2221), 제1 가요성부(2222), 중간 강성부(2223), 제2 가요성부(2224), 및 기구(2201)의 근위 단부(11)에 위치된 제2 강성 단부(2225)를 포함한다.
또한, 외측 원통형 요소(2204)는 제1 강성 단부(2241), 제1 가요성부(2242), 중간 강성부(2243), 제2 가요성부(2444) 및 제2 강성 단부(2245)를 포함한다. 원통형 요소(2202, 2204)의 상이한 부분의 길이는, 내측 원통형 요소(2202)가 외측 원통형 요소(2204) 내에 삽입될 때, 상이한 부분이 서로에 대해 위치설정되도록 실질적으로 동일하다.
또한, 중간 원통형 요소(2203)는, 조립된 상태에서, 2개의 다른 원통형 요소(2202, 2204)의 대응하는 강성부(2221, 2241; 2225, 2245)들 각각에 위치된 제1 강성 단부(2331) 및 제2 강성 단부(2335)를 갖는다. 중간 원통형 요소(2203)의 중간부(2333)는 후술하는 바와 같이 상이한 형태 및 형상을 가질 수 있는 3개 이상의 별개의 종방향 요소를 포함한다. 3개의 원통형 요소(2202, 2203, 2204)의 조립 후에, 요소(2202)가 요소(2203) 내에 삽입되고, 2개의 조합된 요소(2202, 2203)가 요소(2204) 내에 삽입되고, 기구의 원위 단부에서 내측 원통형 요소(2203)의 적어도 제1 강성단부(2221), 중간 원통형 요소(2203)의 제1 강성 단부(2331) 및 외측 원통형 요소(2204)의 제1 강성 단부(2241)가 서로에 부착된다. 도 2i 및 2j에 도시한 실시예에서, 기구의 근위 단부에서 내측 원통형 요소(2202)의 제2 강성 단부(2225), 중간 원통형 요소(2203)의 제2 강성 단부(2335) 및 외측 원통형 요소(2204)의 제2 강성 단부(2245)가 서로에 부착됨으로써, 3개의 원통형 요소(2202, 2203, 2204)가 하나의 일체부를 형성한다.
도 2j에 도시한 실시예에서, 중간 원통형 요소(2203)의 중간부(2333)는 균일한 단면을 갖는 다수의 종방향 요소(2338)를 포함함으로써, 중간부(2333)는 일반적인 형상을 갖고, 도 2k에서 중간 원통형 요소(2203)의 언롤 상태로 도시한 바와 같이 형성한다. 도 2k로부터, 중간부(2333)는 중간 원통형부(2203)의 원주 위에서 다수의 동일하게 이격된 평행한 종방향 요소(2338)에 의해 형성되는 것이 명백하다. 유리하게, 종방향 요소(2338)의 개수는 적어도 3개이므로, 기구(2201)는 임의의 방향으로 완전히 제어가능해지지만, 임의의 더 많은 개수가 마찬가지로 가능하다. 바람직하게, 종방향 요소(2338)의 개수는 6개 또는 8개이다.
이러한 중간부의 제조는 사출 성형 또는 도금 기술에 의해, 혹은 소정의 내경 및 외경을 갖는 원통형 튜브로부터 시작하여 중간 원통형 요소(2203)의 소정의 형상이 되도록 요구되는 원통형 튜브의 벽의 일부를 제거함으로써 가장 편리하게 수행된다. 그러나, 변형적으로, 임의의 3D 프린팅 방법이 이용될 수 있다.
재료의 제거는 레이저 커팅, 광화학 에칭, 딥 프레싱, 드릴링 또는 밀링과 같은 종래의 치핑 기술, 고압수 제트 커팅 시스템 또는 임의의 유용한 적절한 재료 제거 프로세스에 의해 수행될 수 있다. 바람직하게, 레이저 커팅이 이용되는데, 이는 합리적인 경제적 조건 하에서 재료에 대한 매우 정확하고 깨끗한 제거를 허용하기 때문이다. 상술한 프로세스는, 종래의 조종 케이블은 일부 방식으로 단부에 연결되어야 하는 종래의 기구에서 요구되는 바와 같이 중간 원통형 부재의 상이한 부분을 연결하기 위한 추가적인 단계를 필요로 하지 않고서, 부재(2203)가 하나의 프로세스로 제조될 수 있음에 따라 편리한 방식이다. 해당하는 가요성부(2222, 2224, 2242, 2244)를 갖는 내측 및 외측 원통형 요소(2202, 2204)를 제조하는데 동일한 타입의 기술이 이용될 수 있다.
도 2h는 상술한 바와 같이 근위 가요성 존(14)과 원위 가요성 존(16)을 상호연결하는 제2 중간 원통형 요소(103)의 벽에 종방향 슬릿(5)을 제공한 후에 얻어진 종방향(조종) 요소(4)에 대한 예시적인 실시예를 도시한다. 즉, 종방향 조종 요소(4)는, 적어도 부분적으로, 기구의 근위부에서 해당하는 조종 요소(4)의 단부가 기구의 원위부에서 동일한 종방향 조종 요소(4)의 단부보다 종축을 중심으로 하여 또 다른 각도 배향으로 배치되도록 기구의 종축을 중심으로 하여 나선으로 형성되어 있다. 소정의 평면 내에서 근위부에서 기구의 굴곡보다는 선형 배향으로 배치된 종방향 조종 요소의 경우, 동일한 평면 내에서 원위부에서의 기구의 굴곡을 초래하지만, 180도 반대방향이다. 종방향 조종 요소(4)의 나선 구성은 소정의 평면 내에서 근위부에서의 기구의 굴곡이 또 다른 평면 내에서 또는 동일한 평면 내에서 동일한 방향으로 원위부에서의 기구의 굴곡을 초래할 수 있는 효과를 허용한다. 바람직한 나선 구성은 기구의 근위부에서의 해당하는 조종 요소(4)의 단부가 기구의 원위부에서의 동일한 종방향 조종 요소(4)의 단부에 대한 종축을 중심으로 180도의 변환된 각도 배향에 배치되도록 한다. 그러나, 예컨대 임의의 다른 변환된 각도 배향, 예컨대 90도는 본 명세서의 범위 내에 있다. 슬릿은 종방향 요소의 운동이 조종가능한 기구 내의 소정 위치에 제공되면 인접한 종방향 요소에 의해 안내되도록 치수설정된다.
도 2i 및 2j에 도시한 가요성부(2222, 2224, 2242, 2244) 뿐만 아니라, 도 2e에 도시한 바와 같은 가요성부(112, 132, 114, 142, 116, 144, 118, 138)는 2008년 10월 3일자로 출원된 유럽특허출원 08 004 373.0호의 5페이지, 15-26줄에 기술된 방법에 의해 얻어지지만, 임의의 다른 적절한 프로세스가 가요성부를 제조하는데 이용될 수 있다.
이러한 가요성부는 도 2c 및 2d에 도시한 바와 같은 구조를 가질 수 있다. 즉, 가요성은 복수의 슬릿(14a, 15a, 16a, 17a)에 의해 얻어질 수 있다. 예컨대, 2개의 원주방향 슬릿은, 양자의 슬릿이 서로 소정 거리에 위치되는 동일한 원주방향 라인을 따라 원통형 요소 내에 제공될 수 있다. 슬릿(14a, 15a, 16a, 17a)의 복수의 동일한 세트는 기구의 종방향으로 복수의 거리에 제공되며, 연속적인 세트가 회전된 각도 위치( 예컨대, 매회 90도 회전됨)에 배치된다. 이러한 구성에서, 원통형 요소의 모든 부분은 서로에 여전히 연결된다.
도 3a, 3b 및 3c는 부품에서의 이러한 가요성이 얻어질 수 있는 방법에 대한 변형 방식을 도시한다. 도 3a는 평탄한 롤-아웃 가요성 근위 또는 원위 원통형 존에 대한 개략도를 도시한다. 그 다음, 중간 원통형 요소는, 평탄한 요소를 롤업하고, 예컨대 용접 기술에 의해 공지된 임의의 적절한 방식으로 측면 에지를 함께 부착함으로써 제조된다. 도 3a에 도시한 실시예에서, 가요성이 있는 원통형 튜브의 일부는 가요성 존의 길이에 걸쳐 헬리컬 방식으로 연장되는 슬릿(14a, 15a, 16a, 17a)을 구비하고 있다. 가요성은 슬릿의 개수 및/또는 원통형 부재의 축방향에 대한 슬릿의 각도에 의해 제어될 수 있다. 도 3b의 실시예에서, 가요성이 있는 원통형 튜브의 일부는 다수의 짧은 슬릿(14a, 15a, 16a, 17a)을 구비하고 있다. 슬릿은 그룹으로 나눠질 수 있으며, 각 그룹 내의 슬릿은 원통형 부재의 축에 수직으로 연장되는 동일한 라인에 위치된다. 2개의 이웃하는 그룹의 슬릿은 오프셋된다. 도 3c의 실시예에서, 가요성이 있는 원통형 튜브의 일부는 도시한 바와 같이 서로 피팅되는 슬릿들 사이의 다수의 제비꼬리를 형성하는 슬릿(14a, 15a, 16a, 17a)을 제조함으로써 제공되어 있다. 원통형 튜브 벽 내에 가요성 존을 제공하는 다른 시스템이 마찬가지로 이용될 수 있음이 명백할 것이다. 더욱 상세하게, 상기한 시스템의 조합을 이용하는 것이 가능하다. 그러나, 임의의 다른 적절한 가요성 구성이 그 대신에 이용될 수 있다. 예컨대, EP　0　764　423　A호 및 EP　0　782　836　A호에 도시 및 기술된 가요성 구성 중 어느 것이 마찬가지로 이용될 수 있다.
또한, 도 2e에 도시한 바와 같이, 종방향 조종 부재의 제1 및 제2 세트를 각각 형성하는 제1 중간 원통형 요소(102)의 부분(122, 123, 124, 125, 126, 127, 128)과, 제2 중간 원통형 요소(103)의 부분(134, 135, 136)이 도 2h에 도시한 바와 같은 종방향 조종 요소(4)로서 실시되면, 상술한 제조 방법이 이용될 수 있다. 동일한 바를 도 2j 및 2k의 종방향 요소(2338)에 적용한다. 더욱이, EP　2　762　058　A호에 기술된 임의의 실시예가 본 발명에 따라 이용될 수 있다.
이와는 달리, 종방향 요소(4, 2338)는, 예컨대 EP　1　708　609　A호에서 당해 기술에 공지된 임의의 다른 기술에 의해 얻어질 수도 있다. 이들 부분에 이용되는 종방향 요소의 구성에 대한 제한사항은 가요성부가 일치하는 이들 위치에서 기구의 모든 가요성이 유지되어야 한다는 점뿐이다.
도 2e 및 2i에 도시한 조종가능한 기구의 예시적인 실시예에 관해 상술한 상이한 동축으로 배치된 층 또는 원통형 요소(101, 102, 103, 104, 2202, 2203, 2204) 각각은, 다층 시스템(multilayer system)을 제조하기에 적합하다면, 공지된 방법 중 어느 것에 의해 제조될 수 있다. 다층 시스템은 원위 단부로의 근위 단부의 운동을 전달하기 위해 종방향 요소(4, 2338)의 적어도 2개의 별개 세트를 포함하는 조종가능한 기구로서 이해되어야 한다. 상이한 원통형 요소의 조립은 마찬가지로 동일한 방식으로 구현될 수 있다. 상이한 원통형 요소를 제조하는 바람직한 방법은 상술한 EP　2　762　058　A호에 기술되어 있으며, 이는 본원에 참고로 편입된다.
상기한 실시예에서, 근위부와 원위부는 유사한 방식으로 구성된다. 그러나, 후술하는 바와 같이 항상 그럴 필요는 없다.
예컨대, 본 발명에 따른 기구의 특정한 실시예를 도시하는 도 4에 도시한 바와 같이 근위부가 더 넓은 직경을 가질 수 있다. 내측 원통형 요소(2202)는 제1 강성 단부(2225), 제1 가요성부(2224), 중간 강성부(2223), 제2 가요성부(2222), 및 유닛의 다른 단부를 조종하는 기능을 한다는 점에서 기구의 작동부로서 통상적으로 이용되는 제2 강성 단부(2221)로 구성된다. 외측 원통형 요소(2204)는, 동일한 방식으로, 제1 강성부(2245), 가요성부(2244), 중간 강성부(2243), 제2 가요성부(2242) 및 제2 강성부(2241)로 구성된다. 또한, 중간 원통형 요소(2203)는 조립된 상태에서 2개의 다른 원통형 요소(2202, 2204)의 대응하는 강성부(2225, 2245, 2221, 2241)들 사이에 위치된 제1 강성 단부(2335)와 제2 강성 단부(2331)를 갖는다. 도시한 실시예에서, 종방향 요소(2338)는 도 2j에 도시한 타입이지만, 상술한 임의의 다른 타입이 마찬가지로 이용될 수 있음이 명백하다. 지금까지는 그 구성이 상술한 기구와 비교가능하다. 상기한 실시예에 대한 주요 차이점은 기구의 일부 부분을 위한 상이한 세트의 직경을 이용하는 것이다. 도 4에 도시한 실시예에서, 부분(2222, 2221, 2331, 2242, 2241)은 다른 부분보다 더 큰 직경을 갖는다. 부분(2223, 2338, 2243)에서, 작은 직경부를 큰 직경부와 연결하기 위해 절두원추형부가 제조되어 있다. 도 4에 도시한 바와 같이, 상이한 부분은 하나를 다른 하나에 삽입함으로써 쉽게 조립될 수 있다. 그러나, 상이한 직경을 갖는 기구를 가지는 주요한 이유는, 더 큰 직경을 갖는 작동부를 이용함으로써, 다른 단부의 이동이 확대되는 한편, 더 작은 직경이 이용되면, 다른 단부의 운동이 감소되는 점이다. 그 적용 및 요건에 따라서, 더 큰 직경이 확대된 운동을 갖는데 이용될 수 있거나, 또는 더 작은 직경이 운동을 감소시키고 정확도를 증대시키는데 이용될 수 있다.
또한, 근위부를 향해 증가하는 직경을 갖는 기구의 이와 같은 확장은 도 5 내지 7b에 도시한 바와 같이 2개 이상의 굴곡가능부를 갖는 기구에 적용될 수도 있다. 도 5에서, 4개의 층을 갖는 기구가 도시되어 있으며, 이러한 기구가 도 2e의 기구와 비교가능하지만, 원통형 요소의 작동부는 핸들링 단부에 비해 더 큰 직경을 갖고, 존(155)에서 절두원추형부가 내장되어 있다. 근위 단부에서의 작동부의 더 큰 직경의 결과로서, 원위 단부에서의 핸들링부의 운동은 굴곡 시에 확대되므로, 핸들링 헤드의 운동을 확대시킬 것이다. 또한, 근위 단부에서의 작동부보다 더 큰 직경으로 원위 단부에서의 핸들링부와 함께 반대방향으로 작동하므로, 운동 정도가 감소되어, 핸들링 헤드의 운동 정확도를 개선하는 것이 가능하다.
도 6a는 작동부의 운동이 핸들링부의 운동으로 확대되는 도 5에 도시한 바와 같은 기구와 비교가능한 본 발명에 따른 기구의 일 실시예를 도시한다. 또한, 도 2e 및 5의 기구에서와 같이 4개의 층을 갖는 기구가 도시되어 있다.
핸들링(원위) 단부인 도 6a에 도시한 바와 같은 기구의 A-A선에 대한 좌측 핸드측은, 도 2e에 도시한 바와 같은 기구의 원위 단부(13) 및 부분적으로 중간 강성부(12)를 구비한 좌측 핸드측과 완전히 동일하다. 도 6a에 도시한 바와 같은 기구의 A-A선에 대한 우측 핸드측은 변경되어 있다. 내측층 또는 원통형 요소(101)는 도 2e에 도시한 내측 원통형 요소(101)와 완전히 동일할 수 있다. A-A선의 우측 핸드측에서의 외측층 또는 원통형 요소는 죄측 핸드측에 연결된 강성부(65)와, 우측 핸드측에 연결된 단부(66)로 이루어진다는 점에서 변경되어 있다. 강성부(65)는 기구의 축에 평행하며 부분(65)의 원주 둘레에서 규칙적으로 이격된 다수의 슬릿(67)을 갖는 원통형 요소에 의해 형성된다. 단부(66)는 나선형 플랜지를 형성하는 링 플랜지(69)를 구비한 원통형 부시(68)를 포함한다.
상기 기구의 우측 핸드측은 2개의 작동 부재(70, 71)를 더 구성한다. 작동 부재(70)는 볼 형상 부재(72), 튜브(73) 및 나선형 플랜지(74)를 포함하는 중공 튜브형 요소이다. 볼 형상 부재(72)는 나선형 플랜지(69) 내에 피팅하고, 이로써 부재(70)는 기구의 좌측 핸드부에 회전가능하게 연결된다. 볼 형상 부재(72)는, 이를 둘러싸며 2개 세트의 개구, 즉 플랜지(75) 둘레에서 원 라인을 따라 위치설정된 제1 세트와, 플랜지(75) 둘레에서 원 라인을 따라 위치설정된 제2 세트를 갖는 환형 플랜지를 구비하며, 바람직하게 상기 제1 세트는 제2 세트의 원 라인과 동일한 직경을 갖는다. 또한, 작동 부재(71)는 볼 형상 부재(76)와 튜브(77)를 포함하는 중공 튜브형 요소이다. 볼 형상 부재(76)는 볼 형상 부재(92)와 비교가능하며 나선형 플랜지(74) 내에 피팅하여, 부재(71)는 부재(70)에 회전가능하게 연결된다. 볼 형상 부재(76)는, 이를 둘러싸며 플랜지(76) 둘레에서 원 라인을 따라 개구 세트를 구비한 환형 플랜지(78)를 구비한다. 링/나선형 플랜지(69) 및 볼 형상 부재(72)를 포함하는 기구의 영역은 기구의 작동 존이고, 링/나선형 플랜지(74) 및 볼 형상 부재(76)를 포함하는 기구의 영역은 기구의 또 다른 작동 존이다.
제1 중간층 또는 원통형 요소(102)의 좌측 핸드부는 부분(125)의 종방향 요소를 포함한다. A-A선에 대한 우측 핸드부에서, 이들 종방향 요소는 슬릿(67) 중 일부를 통해, 플랜지(75) 내의 개구의 제1 세트를 통해 그리고 연결된 플랜지(78) 내의 개구 내로 안내된다. 제2 중간층 또는 원통형 요소(103)의 좌측 핸드부는 부분(135)의 종방향 요소를 포함한다. A-A선에 대한 우측 핸드부에서, 이들 종방향 요소는 슬릿(67) 중 일부를 통해, 연결되는 플랜지(75) 내의 개구의 제1 세트 내로 안내된다. 도 6a에 도시한 기구의 작동은 도 2e의 기구의 작동과 비교가능하다. 플랜지(69)에 대한 부재(70)의 임의의 굴곡 운동은 존(154)의 굴곡 운동으로 변환되고, 플랜지(74)에 대한 부재(71)의 임의의 굴곡 운동은 존(152)의 굴곡 운동으로 변환된다. 굴곡을 제어하는 종방향 요소가 기구의 다른 단부에서 대응하는 요소보다 기구의 종축으로 더 큰 거리를 갖는 지점에서 작동 부재(70, 71)에 연결되는 점의 결과로서, 부재(70, 71)의 굴곡 운동은 존(154, 156) 각각의 더 큰 굴곡 운동으로 확대되고, 이로써, 그 작동은 도 5의 기구의 작동과 비교가능하다.
도 6b에 도시한 실시예에서, 핸들링 단부는 도 6a에 도시한 실시에의 핸들링 단부와 동일한 한편, 작동 단부는 변경되어 있다. 작동 단부 주위에는, 기구의 외부층 또는 외측 원통형 요소(104) 상에 장착되는 원통형 하우징(80)이 제공된다. 또한, 작동 단부측에서의 기구의 외부층은, 존(155)과 원통형 부재(83) 사이에, 도 6a에 도시한 바와 같이 다수의 슬릿(67)이 존재하도록 원통형 부재(83)를 구비한다. 원통형 하우징(80)의 내벽에는, 2개 세트의 선형 액추에이터(81, 82)가 각각 장착된다. 선형 액추에이터는, 예컨대 이러한 타입의 내시경 기구 내의 종방향 요소와 같은 요소의 평행운동을 야기할 수 있는 장치이다. 이러한 선형 액추에이터는 당해 기술에 공지되어 있으며 본원에 더 상세하게 기술되지 않고, 이는 컴퓨터와 같은 전자 장치에 의해 제어될 수 있다.
외측(제2) 중간층(103)의 종방향 요소는 슬릿(67)을 통과하고 있고, 선형 액추에이터의 세트(81)에 연결된다. 내측(제1) 중간층(102)의 종방향 요소는 원통형 부재(83)를 통과하고 있고, 선형 액추에이터의 제2 세트(82)에 연결된다. 선형 액추에이터(81, 82)의 적절한 작동에 의해, 가요성 존(152, 154)의 배향은 도 6a 또는 도 2e에 따른 기구에서와 같이 동일한 효과가 얻어지도록 변경될 수 있으며, 이는 핸들링 단부에 의해 더 많은 곡선이 이루어질 수 있음을 의미한다. 상이한 선형 액추에이터의 작동이 배향 변경이 수행될 수 없음에 따라 제어된 방식으로 수행되는 것이 필요하다. 이는 하나의 액추에이터(81)가 그 대응하는 종방향 요소 상에 견인력을 가하고 있으면, 다른 액추에이터는 대응하는 방식으로 작동해야 함을 의미하며, 이는 전체가 균형에 있도록 더 작은 견인력을 발휘하거나 또는 푸시력을 발휘함을 의미한다. 양자 세트의 액추에이터가 동시에 동작된다면 동일한 것을 적용한다. 선형 액추에이터를 포함하는 기구의 영역은 본 실시예에서의 기구의 해당하는 작동 존이다.
종방향 요소의 개수가 핸들링 단부로의 작동 단부의 운동에 대한 매끄러운 전이를 갖도록 대부분 요구되는 3개 이상인 경우에는, 모든 선형 액추에이터의 전자식 제어가 복합해질 수 있다. 도 7a 및 7b는 이러한 시스템을 위한 2가지의 해결책을 도시한다. 도 7a의 실시예에서, 볼 베어링(90)에 의해 원통형 요소(83) 상에서 디스크(85)가 이동가능하게 장착된다. 디스크(85)는 그 외주를 따라 다수의 개구(88)를 구비하고, 종방향 요소는 이들 개구를 통해 디스크에 연결된다. 이로써, 디스크(85)의 작동은 도 6a의 디스크(75)의 작동과 비교가능하다. 개구(88) 중 2개는 요소(86)를 통해 선형 액추에이터(87)에 연결된다. 2개의 개구(88)가 원통형 요소(83)의 축에 대해 서로에 직경방향으로 대향되지 않는다면, 2개의 액추에이터(87)의 운동은 디스크(85)의 배향 및 이로써 핸들링 단부의 대응하는 존에 부여된 운동을 완전히 제어하기에 충분하다.
도 7b에 도시한 실시예에서, 디스크(85)는 볼 베어링에 의해 원통형 부재(83) 상에 지지되는 것이 아니라, 개구(88) 중 3개가 선형 액추에이터(87)에 연결되고 또한 그에 의해 지지되는 요소(86)를 통한다. 3개의 액추에이터(87)는 디스크(85)의 배향 및 이로써 핸들링 단부의 대응하는 존에 부여된 운동을 완전히 제어하도록 제어가능하다.
이로써, 선형 액추에이터를 통한 종방향 요소의 전자식 제어는 모든 종방향 요소의 전체 제어보다 덜 복잡한 3개 또는 2개의 액추에이터의 전자식 제어로 감소된다.
종방향 요소의 1개 이상의 시스템을 갖고, 대응하는 개수의 가요성부를 갖는 시스템에 대한 아이디어를 확장할 때, 더 복잡한 곡선을 만드는 것도 가능하다.
상술한 바와 같은 조종가능한 기구의 제조 동안에, 내측 및 외측 원통형 요소들 사이에는 하나 이상의 중간 요소가 내장된다. 이는 각종 방식으로 수행될 수 있다. 중간 원통형 요소는 내측 원통형 요소 위에 또는 외측 원통형 요소 내에 제공될 수 있으며, 그 후 외측 원통형 요소는 중간 원통형 요소 위에 제공되거나, 또는 내측 원통형 요소는 중간 원통형 요소 내에 각각 제공된다. 변형적으로, 내측 및 외측 원통형 요소는 서로 위에 제공될 수 있으며, 그 후 중간 원통형 요소는 내측 및 외측 원통형 요소들 사이에 내장된다. 이는 조종가능한 기구를 제조할 때 내측, 중간 및 외측 원통형 요소들을 함께 조립하는 몇 가지의 기본적인 방식을 제공한다. 하나는 기술된 이들 방식에서 변경할 수 있고, 이러한 모든 변형예는 내측 및 외측 원통형 요소들 사이에 중간 원통형 요소를 내장하는 범위 내에 있다.
내측 및 외측 원통형 요소들 사이에 중간 원통형 요소를 더 양호하게 제조, 핸들링 및 내장하기 위해, 중간 원통형 요소(들)의 인접한 종방향 요소는 파쇄 또는 굴곡 요소에 의해 함께 부착된다. 파쇄 또는 굴곡 요소는 중간 요소가 또 다른 원통형 요소 내에 삽입되고 그리고/또는 그 위로 변환되기 전에 중간 요소가 그 기하학적 일관성을 손실하고, 중간 요소에 일부의 강성을 제공하여 중간 요소의 쉬운 제조를 강화하고 더 양호한 핸들링 능력을 제공하는 것을 방지한다.
파쇄 또는 굴곡 요소가 없을 때, 종방향 요소는 반경방향으로 스프링 아웃(spring out)할 것이고, 중간 원통형 요소의 원통 형상을 잃을 것이다. 또한, 중간 요소는 매우 헐렁해져서 핸들링이 어려워질 것이다. 이는 중간 원통형 요소 또는 내측 혹은 외측 원통형 요소에 손상을 야기하고, 조종가능한 기구의 제조를 매우 어렵게 지루하게 할 수 있다.
도 8a 내지 16b는 중간 원통형 요소(103)의 인접한 종방향 요소(4)들 사이의 파쇄 또는 굴곡 요소에 대한 각종 실시예를 도시한다. 도 11a 및 11b의 실시예는 대체로 소정 위치에 유지하는 동안에 종방향 요소의 종방향 운동을 허용하지만, 종방향 요소의 운동 시에 파쇄하거나 또는 제조 동안에 절단에 의해 제거될 수 있도록 치수설정될 수 있 가요성 요소로서 적합하다. 본 발명은 인접한 종방향 요소들 사이의 굴곡 요소에 의해 일시적인(해제가능한) 또는 가요성 커플링을 제공한다. 또한, 해제가능한 커플링은 도 2h에서 왁스 또는 접착제(8)의 점선으로 나타낸 바와 같이 인접한 종방향 요소들 사이에 왁스 또는 접착제 등의 도포에 의해 제공될 수 있다. 인접한 종방향 요소들 사이의 해제가능한 또는 가요성 커플링의 실시예는 도 1 내지 7b를 참조하여 기술된 실시예 중 어느 것의 일부일 수 있다.
도 8a 및 8b에 도시한 파쇄 요소(7)는 인접한 요소들 사이의 슬릿(5)을 교차하는 작은 브릿지 요소이다. 슬릿은, 예컨대 중간 원통형 요소(103)의 재료에 대한 레이저 커팅에 의해 제조될 수 있다. 일부 부분은 종방향 요소(4)를 따라 분포된 각종 위치에서 슬릿(5)을 교차하는 파쇄 요소(7)를 제공하도록 레이저에 의해 절단되지 않고 남아 있을 수 있다. 예컨대, 도 2c 및 2d에 도시한 바와 같이 중간 요소가 내측 및 외측 원통형 요소(101, 104)들 사이에 내장되어 있다면, 종방향 요소는 대응하는 가요성 원위부(16, 17)를 이동하도록 가요성 근위부(14, 15)의 운동에 의해 서로에 대해 이동될 수 있다. 파쇄 요소(7)의 치수는 적은 힘만이 적용될 때 이와 같은 운동에 대해 쉽게 파쇄할 수 있도록 선택된다.
도 9a 및 9b는 슬릿(5)을 가교하는 브릿지 요소(7.1)를 갖는 파쇄 요소(7)를 구비한 일 실시예를 도시한다. 본 실시예에서, 파쇄 요소(7)는 해당하는 브릿지 요소(7.1)에 의해 인접한 종방향 요소(4)에 부착한다. 브랏지 부분을 파쇄하기 위해서는 몇 가지의 옵션이 유용하다. 내측 및 외측 원통형 요소들 사이에 중간 원통형 요소(103)를 내장할 때, 브릿지 요소(7.1)가 파쇄하여 파쇄 요소가 중간 원통형 요소(103)로부터 제거되도록 각각의 파쇄 요소(7)에 적절한 힘이 가해진다. 중간 원통형 요소는 하나 이상의 파쇄 요소(7)가 내측 및 외측 원통형 요소에 도달하는 위치까지 내측 및 외측 원통형 요소들 사이에 삽입될 수 있다. 그 다음, 파쇄 요소(7)는 중간 원통형 요소로부터 제거되어, 하나 이상의 파쇄 요소의 이후 세트가 내측 및/또는 외측 원통형 요소에 도달하는 다음 위치까지 내측 및 외측 원통형 요소들 사이에 더욱 삽입된다. 파쇄 요소는 다시 제거되어, 중간 원통형 요소가 내측 및 외측 원통형 요소들 사이에 완전히 삽입될 때까지 프로세스가 반복된다.
변형적으로, 중간 원통형 요소는 파쇄 요소(7)를 제거하지 않고서 외측 원통형 요소 내에 또는 내측 원통형 요소 위에 삽입될 수 있다. 그 다음, 종방향 요소(4)는 브릿지부(7.1)의 전단력에 의해 파쇄 위치를 파쇄하도록 가요성 근위부 또는 원위부를 이동시킴으로써 서로에 대해 이동된 다음, 중간 원통형 요소로부터 분리되어 중간 원통형 요소로부터 낙하할 것이다. 모든 파쇄부가 제거되면, 외측 또는 내측 원통형 요소 각각이 추가될 수 있다.
또 다른 변형 실시예에서, 파쇄 요소(7)는 도 9a 및 9b에서 점선으로 나타낸 바와 같이 위치된 캡의 길이보다 더 짧게 제조되어 있다. 이러한 실시예에서, 중간 원통형 요소는 내측 및 외측 원통형 요소들 사이에 삽입될 수 있고, 그 후 중간 원통형 요소의 종방향 요소(4)는 브릿지부(7.1)의 파쇄 위치를 파쇄하도록 서로에 대해 이동될 수 있다. 파쇄 요소가 위치되는 갭의 길이보다 파쇄 요소가 더 짧기 때문에, 파쇄 요소는 내측, 중간 및 외측 원통형 요소의 조립 상태에서 이들 갭 내에 유지될 수 있다. 분리된 파쇄 요소(7)는, 파쇄 요소(7)의 길이가 파쇄 요소를 위치시키는 갭의 길이에 대해 충분히 짧다면 종방향 요소(4)의 운동을 방해하지 않을 것이다.
도 10a 및 10b는 중간 원통형 요소(103)의 인접한 종방향 요소(4)들 사이에 슬릿(5) 및 갭(6)을 갖는 일 실시예를 도시한다. 파쇄 요소(7)는 갭(6) 내에 제공되어 인접한 종방향 요소(4)를 부착한다. 도 10a 및 10b의 실시예의 파쇄 요소는 선형 및 직선형 구성을 갖는다. 이는 가장 짧은 길이를 갖도록 슬릿에 수직방향으로 갭을 교차한다. 본 실시예 및 기술된 다른 실시예에서 갭(6)의 폭은 종방향 요소의 종방향에 수직인 방향으로 측정될 때 종방향 요소의 폭의 5-95%에 대응할 수 있다. 이는 0.1-1 mm의 범위로 갭 폭에 대응할 수 있지만, 종방향 요소의 실제 치수에 따라 다를 것이다. 도 10a 및 10b의 실시예에서의 갭의 폭은 중간 원통형 요소의 종축 둘레에서 약 30도의 각도와, 종방향 요소의 폭의 약 50%에 대응한다. 도 10a 및 10b 실시예의 파쇄 요소(7)의 폭은 일정하고, 파쇄 요소의 폭에 대한 길이 비는 4 이상, 특히 8 이상이고, 도시한 실시예에서 10이다.
도 11a 및 11b에 도시한 실시예는 도 10a 및 10b에 도시한 실시예와 동등하다. 그러나, 요소(7)는 Z-형상이다. 이러한 Z-형상은 요소(7)에 가요성을 제공할 수 있음으로써, 소정 위치에 유지하고 굴곡 요소(7)를 제공할 수 있다. 그 다음, 굴곡 요소(7)는 종방향 요소의 종방향 운동을 허용하지만, 반경방향으로의 운동을 제한할 것이다. 본 실시예의 소정 효과를 얻기 위해 Z-형상 이외의 형상이 가능함이 이해되어야 한다. 이와 같은 다른 형상은 S-형상, 복수의 Z-형상, 복수의 S-형상 등을 포함할 수 있다. 그러나, 요소(7)는 사전결정된 파쇄 위치가 본 경우에 해당하는 종방향 요소(4)를 갖는 파쇄 요소(7)의 부착부 근방에 있도록 형성 및 치수설정될 수 있다. 후자의 경우에, 파쇄 요소(7)의 두께 및/또는 폭은 가요성이기보다는 강성이 되도록 해야 한다. 이는 바람직하게 부착부의 위치에서 쉽게 파괴되도록 치수설정되어야 한다.
도 12a 및 12b는 파쇄 요소(7)를 갖는 중간 원통형 요소(103)의 또 다른 실시예를 도시한다. 파쇄 요소는 중간 원통형 요소의 종방향인 폭, 및 중간 원통형 요소의 원주방향인 길이를 갖는다. 파쇄 요소의 단부(7.1)는 인접한 종방향 요소에 부착하며, 각 단부는 종방향 요소(103) 중 해당하는 하나에 부착한다. 파쇄 요소의 폭은 단부가 파쇄 위치를 제공하도록 그 단부를 향해 그 길이를 따라 파쇄 요소의 중앙 영역으로부터 감소한다. 파쇄 요소는 종방향 요소(4)가 서로에 대해 이동될 때 파쇄 요소의 단부(7.1)에 있는 파쇄 위치에서 파쇄할 것이다. 도 12a 및 12b의 파쇄 요소는 타원 형상과, 갭(6)의 길이보다 짧은 폭을 갖는다. 갭(6)의 길이는 중간 원통형 요소(103)의 종방향으로 측정된다.
도 13a 및 13b는 도 12a 및 12b 중 하나와 비교가능한 일 실시예를 도시한다. 본 실시예에서, 파쇄 요소는 원형 형상을 갖는다. 이는 파쇄 위치(7.1)의 단부에서, 해당하는 인접한 종방향 요소에 다시 부착된다.
도 13a 및 13b의 실시예에서, 파쇄 위치는 종방향 요소의 측부를 따라 원형 형상의 파쇄 요소의 롤 오프에 의해 굽힘력 및 인장력의 조합으로 인해 파괴(파쇄)할 것이다. 일반적으로, 파쇄 요소(7)는 전단력, 굽힘력 및 인장력 중 하나 이상이 인접한 종방향 요소가 서로에 대해 이동될 때 파쇄 요소의 파쇄 위치(7.1)에 작용하는 형상을 갖도록 설계될 수 있다. 적용에 따라서, 파쇄 요소의 형상은 특정한 목적에 가장 잘 적합하도록 선택될 수 있다.
도 14a, 14b, 15a 및 15c는 해당하는 종방향 요소(4)에 부착하는 단부를 갖는 파쇄 요소에 대한 실시예를 도시하지만, 파쇄 요소의 폭이 그 길이를 따라 파쇄 요소의 중앙 영역을 향해 파쇄 요소의 단부(7.2)로부터 감소함으로써, 중앙 영역이 파쇄 위치(7.1)를 제공한다. 양자의 실시예의 파쇄 요소(7)는 모래시계 형상이다. 도 14a 및 14b의 실시예에서, 파쇄 요소는 그 상부에 부착하는 삼각형 형상을 포함하고, 도 15a 및 15b의 실시예는 그 반타원형 원주에 부착하는 2개의 실질적으로 반타원형 형상을 포함한다. 본 실시예의 파쇄 위치(7.1)는 종방향 요소(4)가 서로에 대해 이동될 때 전단력의 결과로서 파쇄할 것이다.
도 16a 및 16b는 도 13a 및 13b에 도시한 바에 대한 변형인 일 실시예를 도시한다. 파쇄 요소(7)는 파쇄 위치(7.1)를 구비한 일단부에 있는 한편, 다른 단부에는 굴곡 위치(7.3)가 제공된다. 굴곡 위치(7.3)는 소켓 연결로 핀을 포함한다. 그 다음, 파쇄 요소를 파쇄하기 위해 종방향 요소에 가해지는 모든 힘은 일단부(7.1)에 집중되어, 파쇄 요소(7)를 파쇄하는데 적은 힘이 요구된다. 또 다른 변형례에서, 굴곡 위치는 인접한 종방향 요소들 사이에 굴곡 요소(7)를 제공하도록 요소(7)의 양단부에 제공될 수 있다. 도 16a 및 16b를 참조하여 기술된 변형례는 전술한 요소의 실시예에 적용될 수 있다.
본 발명에 의하면, 파쇄 위치(7.1)에서 가능한 파쇄 요소(7)의 파쇄는 하기의 조건이 충족될 때 발생해야 한다. 종방향 요소(4, 2338)는 항복 응력(σy, le) 및 최고 인장 응력(σUTS , fe)을 갖도록 배치된다. 더욱이, 각각의 파쇄 요소(7)는 소정의 항복 응력(σy, fe) 및 최고 인장 응력(σUTS , fe)을 갖도록 배치된다. 파쇄 요소가 종방향 요소와 동일한 재료로 제조된 경우에는 하기가 적용됨이 관찰된다.
σy, le = σy, fe 및 σUTS , le = σUTS , fe
충족되는 조건은 각각의 파쇄 요소(7)가 부착하는 인접한 종방향 요소(4, 2338)가 서로에 대해 종방향으로 이동될 때 파쇄함으로써, 각 별개의 파쇄 요소(7)의 최고 인장 응력(σUTS , fe) 이상인 각각의 파쇄 요소(7) 내의 응력을 전개하는 동시에, 인접한 종방향 요소(4, 2338) 내에 전개된 응력이 그 자체의 해당하는 항복 응력(σy, le)보다 낮게 유지한다는 점이다. 수학식은 하기와 같이 기술된다.
σact , le ≤ σy, le 및 σact , fe ≥ σUTS , fe
여기서, σact , le는 인접한 종방향 요소(4, 2338) 중 각각의 하나 내에 전개되는 실제의 응력이고, σact , fe는 인접한 종방향 요소(4, 2338)의 상기한 상대운동에 의해 야기되는 파쇄 요소(7) 중 각각의 하나 내에 전개되는 실제의 응력이다.
인접한 종방향 요소(4, 2338) 중 각각의 하나 내에 전개되는 실제의 응력은 파쇄 요소(7)의 개수가 증가하면 조건 σact , fe ≥ σUTS , fe을 충족하는데 더 높은 필요가 있음으로써, 조건 σact , le ≤ σy, le을 충족하기가 더 어려울 수 있다. 안전 마진을 충족하기 위해, 그 조건은 인접한 종방향 요소(4, 2338)의 상기한 상대운동에 의해 야기되는 파쇄 요소 중 각각의 하나 내에서 σact , fe = σUTS , fe이면, σact , le ≤ α·σy, le이며, 여기서 0.01< α≤0.8, 바람직하게 0.01 <α≤0.5이다.
도 17은 내측 및 외측 원통형 요소(101, 104)들 사이에 제공된 2개의 중간 원통형 요소(102, 103)에 대한 조립을 도시한다. 요소는 다른 요소에 대한 도면을 제공하도록 부분적으로만 도시된다. 중간 원통형 요소(103)는 나선형 구성으로 제공된 종방향 요소(4)를 갖는 한편, 중간 원통형 요소(102)의 종방향 요소는 직선형 구성을 갖는다. 다른 실시예에서, 종방향 요소(4)는 직선형 또는 나선형 구성 양자를 가질 수 있다. 또 다른 실시예에서, 중간 원통형 요소의 종방향 요소(4)는 의도된 목적에 적합한 또 다른 구성을 가질 수 있다. 양자의 중간 원통형 요소(102, 103)는 인접한 종방향 요소(4)들 사이에 파쇄 요소를 마찬가지로 구비한다. 파쇄 요소(7)는 도 13a 및 13b를 참조하여 기술된 실시예이지만, 임의의 다른 적절한 실시예일 수 있다. 파쇄 요소(7)는 종방향 요소를 따라 하나의 중간 원통형 요소의 파쇄 요소가 인접한 중간 원통형 요소의 대응하는 갭 및 파쇄 위치와 간섭하지 않도록 위치설정된다. 일반적으로, 파쇄 요소는 인접한 원통형 요소의 임의의 부분과 간섭하지 않도록 위치설정된다.

Claims (29)

  1. 수술과 같은 내시경(endoscopic) 및/또는 침습성(invasive) 타입의 적용을 위한 조종가능한 기구(steerable instrument)(10)를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 기구는,
    근위 단부(11), 원위 단부(13) 및 상기 근위 단부와 상기 원위 단부 사이의 중간부(12)를 갖는 기다란 관형 바디(18)를 포함하며, 상기 근위 단부는 적어도 하나의 작동 근위 존(actuation proximal zone)(14, 15)을 갖고, 상기 원위 단부는 적어도 하나의 가요성 원위 존(flexible distal zone)(16, 17)을 갖고, 상기 기다란 관형 바디는 작동 근위 존의 운동이 대응하는 운동을 위한 대응하는 가요성 원위 존으로 전달되도록 구성되고,
    상기 기다란 관형 바디(18)는 내측 원통형 요소(101), 외측 원통형 요소(104), 및 종방향 요소(4, 2338)를 갖고 상기 내측 원통형 요소와 상기 외측 원통형 요소 사이에 제공된 적어도 하나의 중간 원통형 요소(102, 103)를 포함하며, 상기 내측 원통형 요소, 상기 외측 원통형 요소 및 상기 중간 원통형 요소는 작동 근위 존(14, 15)의 운동이 상기 중간 원통형 요소 중 하나의 종방향 요소에 의해 대응하는 가요성 원위 존(16, 17)으로 전달되도록 결합되고,
    상기 방법은,
    - 상기 내측 원통형 요소(101)와 상기 외측 원통형 요소(104)를 제공하는 단계;
    - 상기 중간 원통형 요소의 반경방향으로 상기 종방향 요소의 운동을 제한하도록 배치된 하나 이상의 부착부에 의해 상기 종방향 요소(4, 2338)의 길이를 따라 분포되는 하나 이상의 위치에서 인접한 종방향 요소(4)가 서로에 부착되도록 중간 원통형 요소(102, 103)를 제공하는 단계; 및
    - 상기 내측 원통형 요소(101)와 상기 외측 원통형 요소(104) 사이에 상기 중간 원통형 요소를 내장하는 단계
    를 포함하고,
    상기 하나 이상의 부착부는 해제가능한 부착부이고,
    상기 방법은,
    - 상기 종방향 요소의 종방향으로 서로에 대해 상기 종방향 요소의 상대 운동을 허용하도록 상기 해제가능한 부착부를 해제하는 단계를 포함하며, 상기 해제가능한 부착부는, 상기 해제가능한 부착부를 해제하기 위해 파쇄를 허용하도록 구성된 파쇄 요소(7)를 포함하고, 상기 파쇄 요소(7)는 상기 종방향 요소(4, 2338)의 운동을 서로에 대해 유도하고, 상기 파쇄 요소를 파쇄하도록 인접한 종방향 요소 상에 힘을 가함으로써, 상기 내측 원통형 요소(101)와 상기 외측 원통형 요소(104) 사이에 상기 중간 원통형 요소(102, 103)를 내장한 후에 파쇄되는,
    조종가능한 기구의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 파쇄 요소(7)는, 상기 파쇄 요소가 적절한 힘의 적용시에 파쇄하는 하나 이상의 사전결정된 파쇄 위치(7.1)를 제공하도록 형성되는,
    조종가능한 기구의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 힘은 작동 근위 존(14, 15) 또는 가요성 원위 존(16, 17)에 힘을 가함으로써 상기 종방향 요소(4, 2338)에 가해지는,
    조종가능한 기구의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 파쇄 요소(7)는, 상기 내측 원통형 요소(101)와 상기 외측 원통형 요소(104) 사이에 상기 중간 원통형 요소(102, 103)를 내장할 때 파쇄되고, 선택적으로 제거되는,
    조종가능한 기구의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    각각의 파쇄 요소(7)는, 각각의 파쇄 요소(7)가 부착하는 인접한 종방향 요소(4, 2338)가 서로에 대해 종방향으로 이동될 때 파쇄함으로써, 각 별개의 파쇄 요소(7)의 최고 인장 응력(σUTS,fe) 이상인 각각의 파쇄 요소(7) 내의 실제의 파쇄 요소 응력(σact,fe)을 전개하는 동시에, 인접한 종방향 요소(4, 2338) 중 각각의 하나 내에 전개된 실제의 종방향 요소 응력(σact,le)이 그 자체의 해당하는 항복 응력(σy,le)보다 낮게 유지하도록 하기의 수학식으로 될 수 있는 바와 같이 구성 및 배치되는,
    σact,le ≤ σy,le 및 σact,fe ≥ σUTS,fe
    조종가능한 기구의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 파쇄 요소(7)는, 인접한 종방향 요소(4, 2338)의 상기 상대 운동에 의해 야기되는 상기 파쇄 요소 중 각각의 하나 내에서 σact,fe = σUTS,fe이면, σact,le ≤ α·σy,le이며, 여기서 0.01< α≤0.8인,
    조종가능한 기구의 제조 방법.
  7. 제1항에 따른 내시경(endoscopic) 및/또는 침습성(invasive) 타입의 적용을 위한 조종가능한 기구(steerable instrument)(10)를 제조하기 위한 방법에 사용되는 원통형 요소에 있어서,
    상기 중간 원통형 요소(102, 103)는 종방향 요소(4, 2338)를 포함하며, 그 중 인접한 종방향 요소는 상기 종방향 요소의 길이를 따라 분포되는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 파쇄 요소(7) 중 적어도 하나에 의해 부착되고,
    각각의 파쇄 요소(7)는, 각각의 파쇄 요소(7)가 부착하는 인접한 종방향 요소(4, 2338)가 서로에 대해 종방향으로 이동될 때 파쇄함으로써, 각 별개의 파쇄 요소(7)의 최고 인장 응력(σUTS,fe) 이상인 각각의 파쇄 요소(7) 내의 실제의 파쇄 요소 응력(σact,fe)을 전개하는 동시에, 인접한 종방향 요소(4, 2338) 중 각각의 하나 내에 전개된 실제의 종방향 요소 응력(σact,le)이 그 자체의 해당하는 항복 응력(σy,le)보다 낮게 유지하도록 하기의 수학식으로 될 수 있는 바와 같이 구성 및 배치되는,
    σact,le ≤ σy,le 및 σact,fe ≥ σUTS,fe
    원통형 요소.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 파쇄 요소(7)는, 인접한 종방향 요소(4, 2338)의 상기 상대 운동에 의해 야기되는 상기 파쇄 요소 중 각각의 하나 내에서 σact,fe = σUTS,fe이면, σact,le ≤ α·σy,le이며, 여기서 0.01< α≤0.8인,
    원통형 요소.
  9. 제7항에 있어서,
    인접한 종방향 요소(4, 2338)는 슬릿(5)에 의해 분리되고, 하나 이상의 슬릿은 상기 종방향 요소의 길이를 따라 분포되는 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 파쇄 요소(7) 중 적어도 하나에 가교(bridge)되는,
    원통형 요소.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 슬릿(5)은 조종가능한 기구(10) 내에 제공될 때 인접한 종방향 요소에 의해 종방향 요소(4, 2338)의 운동이 안내되도록 치수설정되는,
    원통형 요소.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 인접한 종방향 요소의 길이의 적어도 일부를 따라 인접한 종방향 요소(4, 2338)들 사이에는 갭(6)이 제공되고, 상기 갭 내에는 하나 이상의 파쇄 요소(7) 중 적어도 하나가 제공되는,
    원통형 요소.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 갭(6)의 폭은 상기 종방향 요소의 종방향에 수직인 방향으로 측정될 때 종방향 요소의 폭의 5%-95%에 대응하는,
    원통형 요소.
  13. 제7항에 있어서,
    적어도 하나 이상의 파쇄 요소(7)는 상기 종방향 요소의 종방향으로 실질적으로 일정한 폭을 갖는,
    원통형 요소.
  14. 제7항에 있어서,
    상기 하나 이상의 파쇄 요소(7) 중 적어도 하나는, 하나 이상의 Z-형상을 갖는,
    원통형 요소.
  15. 제7항에 있어서,
    상기 하나 이상의 파쇄 요소(7) 중 적어도 하나는, 하나 이상의 S-형상을 갖는,
    원통형 요소.
  16. 제7항에 있어서,
    적어도 하나 이상의 파쇄 요소(7)는, 상기 적어도 하나 이상의 파쇄 요소가 적절한 힘의 적용시에 파쇄하는 하나 이상의 사전결정된 파쇄 위치(7.1)를 제공하도록 형성되는,
    원통형 요소.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 파쇄 요소(7)는, 상기 종방향 요소(4, 2338)의 종방향인 폭, 상기 종방향 요소의 종방향에 수직방향인 길이, 및 인접한 종방향 요소의 해당하는 하나에 부착되는 단부들을 가지며, 상기 적어도 하나 이상의 파쇄 요소의 폭은 상기 단부들이 파쇄 위치(7.1)를 제공하도록 그 단부들을 향해 그 길이를 따라 상기 파쇄 요소의 중앙 영역으로부터 감소하는,
    원통형 요소.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 파쇄 요소(7)는 실질적으로 타원 형상을 갖는,
    원통형 요소.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 파쇄 요소(7)는 실질적으로 원형 형상을 갖는,
    원통형 요소.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 파쇄 요소는, 상기 종방향 요소(4, 2338)의 종방향인 폭, 상기 종방향 요소의 종방향에 수직방향인 길이, 및 인접한 종방향 요소의 해당하는 하나에 부착되는 단부들을 가지며, 상기 적어도 하나 이상의 파쇄 요소의 폭은 상기 적어도 하나의 파쇄 요소의 중앙 영역을 향해 그 길이를 따라 상기 적어도 하나의 파쇄 요소의 단부들로부터 감소하여 상기 중앙 영역이 파쇄 위치(7.1)를 제공하는,
    원통형 요소.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 파쇄 요소(7)는 실질적으로 모래시계 형상을 갖는,
    원통형 요소.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 파쇄 요소(7)는, 그 상부에 부착된 2개의 실질적으로 삼각형 형상의 부재를 포함하는,
    원통형 요소.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 파쇄 요소(7)는, 그 반타원형 원주에 부착된 2개의 실질적으로 반타원형 형상의 부재를 포함하는,
    원통형 요소.
  24. 제20항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 파쇄 요소(7)는, 그 반원형 원주에 부착된 2개의 실질적으로 반원형 형상의 부재를 포함하는,
    원통형 요소.
  25. 내시경(endoscopic) 및/또는 침습성(invasive) 타입의 적용을 위한 조종가능한 기구에 있어서,
    상기 기구는,
    근위 단부(11), 원위 단부(13) 및 상기 근위 단부와 상기 원위 단부 사이의 중간부(12)를 갖는 기다란 관형 바디(18)를 포함하며, 상기 근위 단부는 적어도 하나의 작동 근위 존(14, 15)을 갖고, 상기 원위 단부는 적어도 하나의 가요성 원위 존(16, 17)을 갖고, 상기 기다란 관형 바디는 작동 근위 존의 운동이 대응하는 운동을 위한 대응하는 가요성 원위 존으로 전달되도록 구성되고,
    상기 기다란 관형 바디(18)는 내측 원통형 요소(101), 외측 원통형 요소(104), 및 종방향 요소(4, 2338)를 갖고 상기 내측 원통형 요소와 상기 외측 원통형 요소 사이에 제공된 적어도 하나의 중간 원통형 요소(102, 103)를 포함하며, 상기 내측 원통형 요소, 상기 외측 원통형 요소 및 상기 중간 원통형 요소는 작동 근위 존(14, 15)의 운동이 상기 중간 원통형 요소 중 하나의 종방향 요소에 의해 대응하는 가요성 원위 존(16, 17)으로 전달되도록 결합되고,
    상기 적어도 하나의 중간 원통형 요소는 제7항에 따른 원통형 요소이며, 파쇄되거나, 제거되거나 또는 아직 파쇄되지 않은 파쇄 요소(7)를 갖는,
    조종가능한 기구.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 파쇄 요소(7)는, 상기 파쇄 요소가 인접한 원통형 요소의 하나 이상의 부분과 간섭하지 않도록 상기 중간 원통형 요소(102, 103)의 길이를 따라 분포되는,
    조종가능한 기구.
  27. 제25항에 있어서,
    적어도 2개의 인접한 중간 원통형 요소가 제공되고, 상기 파쇄 요소(7)는 하나의 중간 원통형 요소의 파쇄 요소가 인접한 중간 원통형 요소의 하나 이상의 파쇄 요소와 간섭하지 않도록 상기 중간 원통형 요소(102, 103)의 길이를 따라 분포되는,
    조종가능한 기구.
  28. 제6항에 있어서,
    상기 파쇄 요소(7)는, 인접한 종방향 요소(4, 2338)의 상기 상대 운동에 의해 야기되는 상기 파쇄 요소 중 각각의 하나 내에서 σact,fe = σUTS,fe이면, σact,le ≤ α·σy,le이며, 여기서 0.01 <α≤0.5인,
    조종가능한 기구의 제조 방법.
  29. 제8항에 있어서,
    상기 파쇄 요소(7)는, 인접한 종방향 요소(4, 2338)의 상기 상대 운동에 의해 야기되는 상기 파쇄 요소 중 각각의 하나 내에서 σact,fe = σUTS,fe이면, σact,le ≤ α·σy,le이며, 여기서 0.01 <α≤0.5인,
    원통형 요소.
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