KR102521928B1 - 장기 모델들 내의 잔류 응력 특징부들 - Google Patents

Abstract

시뮬레이션된 조직 구조체들 및 이들을 만드는 방법들이 개시된다. 탄성적인 제 1 재료가 인장 상태로 위치된다. 탄성적인 제 2 재료는, 제 1 재료가 인장 상태에 있는 동안에 제 1 재료에 부착된다. 부착된 제 2 재료 및 인장 상태의 제 1 재료는 시뮬레이션된 조직 구조체의 제 1 형상을 형성한다. 제 1 재료 상의 인장이 릴리즈된다. 제 1 재료의 인장을 릴리즈할 때, 힘이 부착된 제 2 재료 상에 가해지며, 이는 제 1 재료 및 제 2 재료의 조합을 제 2 형상으로 만든다. 제 1 형상은 몰드 또는 맨드릴에 의해 유지되며, 제 2 형상은 시뮬레이션된 조직 구조체의 희망되는 형상이다.

Description

장기 모델들 내의 잔류 응력 특징부들{RESIDUAL STRESS FEATURES IN ORGAN MODELS}

관련 출원들에 대한 상호 참조

본 출원은 "Residual stress features in organ models"라는 명칭으로 2016년 04월 26일자로 출원된 미국 가특허 출원 일련 번호 제62/327,925호의 이익 및 이에 대한 우선권을 주장하며, 이는 그 전체가 본원에 참조로서 포함된다.

기술분야

본 발명은 수술 트레이닝 툴들에 관한 것으로서, 더 구체적으로, 수술 절차들을 가르치고 실습하기 위한 시뮬레이션된 조직 구조체들 및 장기 모델들, 및 이를 만들기 위한 방법들에 관한 것이다.

일반적으로 고도로 숙련된 수술 기술이 외과의들에게 요구되며, 특히 복강경 수술 절차들을 수행하기 위하여 그러하다. 복강경 수술 시에, 이를 통해 수술용 기구들 및 복강경이 복강 내로 위치되는, 약 5 내지 10 밀리미터 직경의 투관침들 또는 작은 원통형 튜브들의 삽입을 위하여 몇몇 작은 절개부들이 복부에 만들어 진다. 복강경은 수술 필드를 조명하고, 신체 내부로부터 비디오 모니터로 확대된 이미지를 전송하며, 이는 외과의에게 장기들 및 조직들의 근접 뷰(view)를 제공한다. 외과의는 모니터 상에서 라이브 비디오 피드(live video feed)를 보면서 투관침들을 통해 위치된 수술용 기구들을 조작함으로써 수술을 수행한다. 외과의가 육안으로 장기들 및 조직들을 직접 관찰하지 않기 때문에, 시각적 정보는 3-차원 관찰 대신에 모니터 상의 2-차원 이미지에 의해 획득된다. 2-차원 이미지를 통한 3-차원 환경을 제공하는 정보의 손실이 상당하다. 특히, 기구들을 3 차원으로 조작하기 위한 가이드로서 2-차원 이미지를 볼 때 깊이 인식이 감소된다.

또한, 투관침들이 작은 절개부들을 통해 삽입되고 복벽에 기대어 위치하기 때문에, 기구들의 조작이 기구에 대하여 지렛대의 받침점(fulcrum) 효과를 갖는 복벽에 의해 제한된다. 받침점 효과는 기구를 제한된 모션으로 제약하는 각도의 지점을 정의한다. 또한, 하나의 선형적인 방향으로의 손 모션이 반대 방향에서의 확대된 팁(tip) 모션을 야기한다. 기구 모션이 스크린 상에서 반대 방향으로 보여질 뿐만 아니라, 확대된 팁 모션이 복벽 위의 기구 길이의 분율(fraction)에 의존한다. 이러한 지렛대 효과는 모션을 확대할 뿐만 아니라 사용자에게 반영되는 툴 팁 힘들을 확대한다. 따라서, 받침점을 이용한 기구의 동작은 계획적인 학습 및 실습을 필요로 하며, 직관적으로 이해하기 쉽지 않다.

또한, 수술용 기구들은, 툴 방향들의 역전에 의해 초래되는 스틱-슬립(stick-slip) 마찰을 유도하는 밀봉부들을 갖는 포트들을 통해 위치된다. 예를 들어, 스틱-슬립 마찰은, 예를 들어, 조직으로부터 당기는 것에서 조직 상으로 누르는 것으로 빠르게 변경할 때, 툴 방향들의 역전으로부터 발생할 수 있다. 이러한 모션 동안, 마찰이 극복되고 기구가 밀봉부에 대하여 슬라이드(slide)하기 이전에, 밀봉부의 고무 부분들이 툴 샤프트(shaft)에 대하여 문질러지며, 이는 밀봉부를 갖는 기구의 마찰 또는 움직임을 야기한다. 밀봉부와 기구 계면에서의 스틱-슬립 마찰, 또는 오일-캐닝(oil-canning)이 비-선형적 힘을 생성한다.

특히 비디오 모니터 상에서의 관찰을 통해 손 모션과 툴 팁 모션을 상관시키기 위하여, 손-눈 조화(coordination) 스킬들이 필요하며, 실습되어야만 한다. 또한, 복강경 수술 시에, 툴을 통한 촉각적 느낌이 감소된다. 촉각들이 감소되거나 또는 왜곡되기 때문에, 숙달된 복강경 수술의 기초가 되는 코어 촉각 스킬들의 세트를 발전시켜야만 한다. 이러한 모든 스킬들의 획득이 복강경 트레이닝에서의 주요 도전들 중 하나이며, 본 발명은 복강경 스킬 트레이닝 및 기술 수행을 위한 개선된 시스템들 및 방법들을 목적으로 한다.

새로운 개업의들이 복강경 스킬들을 학습해야 할뿐만 아니라, 경험이 많은 복강경 외과의들 또한 마찬가지로 새로이 도입되는 수술 절차들에 고유한 새로운 수술 기술들을 학습하고 실습하기 위하여 오래된 스킬들을 닦는 것을 추구한다. 트레이닝이 수술실에서 획득될 수 있는 반면, 바람직하게는 수술실 외부에서 더 빠르고 더 효율적인 트레이닝 방법들을 안출하는 것에 대한 관심이 증가하고 있다. 수술실 외부에서 합리적인 레벨의 스킬들을 달성한 외과의들은 이들이 수술실에 들어갈 때 더 양호하게 준비되며, 그럼으로써 가치 있는 수술실 경험이 그에 따라서 최적화될 수 있고, 이는 환자들에 대한 위험성을 감소시키며 비용을 감소시킨다. 외과의들이 수술실 외부에서 기본 수술 스킬들을 익히게 하기 위하여, 다양한 시뮬레이터들이 안출되었고 테스트되었다. 수술용 시뮬레이터의 일 예는, 그 전체가 본원에 참조로서 포함된 미국 특허 제8,764,452호에서 설명되며 캘리포니아 소재의 Applied Medical Resources Corporation에 의해 제조되는 SIMSEI® 복강경 트레이너이다. SIMSEI® 복강경 트레이너는, 사용자에 의한 직접 관찰로부터 가려지는 3-차원 실제(live) 또는 모조 장기들을 시뮬레이션된 복강 내에서 이용한다.

복강경 시뮬레이터 내에서의 실제 인간 또는 동물 장기를 사용하는 것은 내부 장기에 대한 신선함을 요구한다. 또한, 실제 장기들은 연수생이 세균 및 유사한 것에 의해 감염되는 것을 보호하기 위하여 위생적인 배열들로 만들어질 것을 요구한다. 수술 동작의 실습이 수행된 이후에 사용된 기구들의 위생 관리 및 살균을 위하여 또한 추가적인 비용이 요구된다. 또한, 사용된 실제 장기가 반드시 적절하게 폐기되어야 한다. 추가로, 실제 장기의 냄새가 가금류(fowl)일 수 있으며, 연수생이 기술들 및 스킬들에 초점을 맞추는 것을 방해할 수 있다. 따라서, 실제 장기들이 수술 트레이닝에서 대체될 수 있도록 실제 장기들 및 조직들을 시뮬레이션하는 인공 장기들 및 조직들이 바람직하다.

다수의 인공 장기들이 수술 트레이닝에서 실제 인간 또는 동물 장기들 대신에 사용되어 왔다. 전형적으로, 이러한 인공 장기 모델들은 실리콘, 우레탄 탄성중합체, 스티렌 탄성중합체 또는 유사한 것으로 만들어진다. 이러한 인공 장기들은, 예를 들어, 절개될 때, 조작되거나 또는 봉합될 때 반드시 적절하게 반응해야만 하며, 실제 생체 수술과 동일한 느낌 및 촉각적 특성들을 제공해야만 한다. 그러나, 다수의 인공 장기들은 인공 장기와 실제 장기들 사이의 간극을 메우기 위하여 필요한 특정 속성들 및 사실성을 결여한다. 추가로, 사실성의 정도는 복강경 스킬 트레이닝에 고유한 스킬들을 교습하기 위한 수단을 제공하는 것을 목적으로 해야만 한다. 이와 같이, 특정 사실성들은 개복 수술 환경에 비하여 복강경 환경에서 더 중요할 수 있다. 따라서, 인공 장기들 및 조직들, 특히, 비-복강경 스킬 트레이닝을 위해서 또한 사용될 수도 있는 복강경 스킬 트레이닝을 목표로 하는 인공 장기들 및 조직들에 대한 필요성이 존재한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 시뮬레이션된 조직 구조체를 만드는 방법이 제공된다. 방법은 제 1 단부, 제 2 단부, 길이 방향 축(longitudinal axis) 및 외부 직경을 갖는 맨드릴(mandrel)을 제공하는 단계를 포함한다. 방법은 중심 개구를 갖는 적어도 하나의 탄성 링을 제공하는 단계를 포함한다. 적어도 하나의 탄성 링은 맨드릴의 외부 직경보다 더 작은 수축(relax)된 직경을 갖는다. 방법은, 맨드릴이 중심 개구 내부에 위치되고 적어도 하나의 링이 맨드릴의 외부 직경 둘레로 팽창되는 위치로 맨드릴의 길이 방향 축을 가로지르는 방향으로 적어도 하나의 탄성 링을 맨드릴 상으로 잡아당기는(stretch) 단계를 포함한다. 방법은, 경화되지 않은 실리콘의 층을 맨드릴 및 적어도 하나의 잡아당겨진 탄성 링 상에 도포(apply)하는 단계를 포함한다. 방법은, 탄성 링이 팽창되어 있는 동안 층을 탄성 링들에 부착하기 위하여 층을 경화시키는 단계를 포함한다. 방법은 층을 경화시키는 단계 이후에 층 및 탄성 링들을 제거하는 단계를 포함한다. 방법은 탄성 링이 그것의 수축된 직경을 향해 복귀하는 것을 허용하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 시뮬레이션된 조직 구조체를 만드는 방법이 제공된다. 방법은 적어도 하나의 탄성 스트립(strip)을 제공하는 단계를 포함한다. 스트립은 길이 및 폭을 갖는다. 수축된 길이는 폭보다 더 길다. 방법은 그것의 길이를 늘리기 위하여 탄성 스트립을 잡아당기는 단계를 포함한다. 방법은, 스트립이 늘어난 동안 탄성 스트립에 경화되지 않은 실리콘의 층을 도포하는 단계를 포함한다. 방법은 층을 잡아당겨진 탄성 스트립에 부착하기 위하여 층을 경화시키는 단계를 포함한다. 방법은, 층을 경화시키는 단계 이후에 탄성 스트립을 잡아당겨지고 늘어난 상태로부터 릴리즈(release)하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 시뮬레이션된 조직 구조체를 만드는 방법이 제공된다. 방법은 적어도 하나의 탄성 시트를 제공하는 단계를 포함한다. 시트는 길이 방향 축을 따른 길이, 수평 축(lateral axis)을 따른 폭 및 상부 표면과 하부 표면 사이에 획정된 두께를 갖는다. 방법은 탄성 시트를 잡아당기는 단계를 포함한다. 방법은, 시트가 잡아당겨진 위치에 유지되는 동안 탄성 시트에 경화되지 않은 실리콘의 층을 도포하는 단계를 포함한다. 방법은 층을 잡아당겨진 탄성 스트립에 부착하기 위하여 층을 경화시키는 단계를 포함한다. 방법은, 층을 경화시키는 단계 이후에 잡아당겨진 탄성 스트립을 수축시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 시뮬레이션된 조직 구조체를 만들기 위한 방법이 제공된다. 방법은 잡아당기지 않은 폭 및 잡아당기지 않은 길이를 갖는 수축된 상태를 갖는 탄성적인 제 1 재료를 제공하는 단계를 포함한다. 방법은 제 1 재료를 잡아당기는 단계를 포함한다. 방법은 제 2 재료를 제공하는 단계를 포함한다. 방법은, 제 1 재료가 잡아당겨져 있는 동안 그리고 제 1 재료 및 제 2 재료가 제 1 형상으로 유지되는 동안 제 2 재료를 제 1 재료에 부착하는 단계를 포함한다. 방법은, 제 1 형상과는 상이한 제 2 형상을 갖는 시뮬레이션된 조직 구조체를 형성하기 위하여 제 1 재료가 수축된 상태를 향해 복귀하는 것을 허용하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 시뮬레이션된 조직 구조체가 제공된다. 시뮬레이션된 조직 구조체는 길이 방향 축을 따른 길이 및 수평 축을 따른 폭을 갖는 탄성 재료의 제 1 층을 포함한다. 시뮬레이션된 조직 구조체는, 제 1 형상에 있을 때 제 1 층이 길이 방향 축 및 수평 축 중 적어도 하나를 따라 제 2 층 상에 압축력을 가하도록 제 1 층에 연결된 탄성 재료의 제 2 층을 포함한다. 압축력은 제 2 층과 균형을 이루는 압축력에 의해 획정되는 제 2 형상으로 제 1 층 및 제 2 층을 움직이며; 제 2 형상은 해부학적 형상이다.

도 1은 본 발명에 따른 복수의 잡아당기지 않은 실리콘 링들 및 맨드릴의 상단 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 맨드릴 둘레로 잡아당겨진 복수의 실리콘 링들의 상단 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 맨드릴 둘레로 잡아당겨지고 실리콘 층으로 덮인 복수의 실리콘 링들의 상단 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 시뮬레이션된 조직 구조체의 상단 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 잡아당기지 않은 실리콘 링 및 맨드릴의 상단 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 맨드릴의 일 단부 둘레에 잡아당겨진 실리콘 링의 상단 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 맨드릴 둘레로 잡아당겨지고 실리콘 층으로 덮인 실리콘 링의 상단 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 시뮬레이션된 조직 구조체의 상단 사시도이다.
도 9는 본 발명에 따른 몰드(mold)에 인접한 잡아당기지 않은 실리콘 스트립의 상단 사시도이다.
도 10은 본 발명에 따른 몰드에 클리핑(clip)된 잡아당겨진 실리콘 스트립의 상단 사시도이다.
도 11은 본 발명에 따른 몰드에 클리핑되고 실리콘의 층으로 덮인 잡아당겨진 실리콘 스트립의 상단 사시도이다.
도 12는 본 발명에 따른 시뮬레이션된 조직 구조체의 상단 사시도이다.
도 13은 본 발명에 따른 맨드릴, 복수의 잡아당기지 않은 실리콘 링들 및 잡아당기지 않은 실리콘 스트립의 상단 사시도이다.
도 14는 본 발명에 따른 실리콘의 층으로 덮인 맨드릴을 따라 잡아당겨지는 스트립 및 맨드릴 둘레로 잡아당겨진 복수의 실리콘 링들의 상단 사시도이다.
도 15는 본 발명에 따른 시뮬레이션된 조직 구조체의 상단 사시도이다.
도 16은 본 발명에 따른 잡아당기지 않은 패턴화된 시트 및 맨드릴의 상단 사시도이다.
도 17은 본 발명에 따른 잡아당겨지고 패턴화된 시트 및 맨드릴의 상단 사시도이다.
도 18은 본 발명에 따른 잡아당겨지고 패턴화된 시트에 의해 부분적으로 감싸진 맨드릴의 상단 사시도이다.
도 19눈 본 발명에 따른 실리콘으로 층으로 덮인 잡아당겨지고 패턴화된 시트에 의해 부분적으로 감싸진 맨드릴의 상단 사시도이다.
도 20은 본 발명에 따른 시뮬레이션된 조직 구조체의 상단 사시도이다.
도 21은 본 발명에 따른 실리콘의 층으로 덮인 탄성 재료의 스트립의 상단 사시도이다.
도 22는 본 발명에 따른, 화살표들의 방향으로 잡아당겨져 있는 동안 나선형 방식으로 탄성 재료의 스트립 상에 위치된 세장형(elongate) 혈관의 상단 사시도이다.
도 23은 본 발명에 따른 균형 상태의 도 22의 시뮬레이션된 조직 구조체의 상단 사시도이다.
도 24는 본 발명에 따른 수축된 상태의 홀(hole)을 갖는 탄성 재료의 시트의 상면도이다.
도 25는 본 발명에 따른, 시트가 잡아당겨져 있는 동안 경화된 실리콘의 층으로 커버된 홀을 갖는 잡아당겨진 상태의 시트의 상면도이다.
도 26은 본 발명에 따른 균형적인 잡아당기지 않은 상태의 도 25의 시뮬레이션된 조직 구조체의 상단 사시도이다.
도 27은 본 발명에 따른 화살표들의 방향으로 시트가 잡아당겨져 있는 동안 시트에 경화된 실리콘의 층을 갖는 잡아당겨진 상태의 시트의 상면도이다.
도 28은 본 발명에 따른 균형적인 잡아당기지 않은 상태의 도 25의 시뮬레이션된 조직 구조체의 상단 사시도이다.
도 29는 본 발명에 따른 메시 재료의 층의 상면도이다.
도 30은 본 발명에 따른 스트립들이 잡아당겨져 있는 동안 스트립들에 경화된 실리콘의 층 및 화살표들의 방향으로 잡아당겨지고 이격된 메시 재료의 복수의 스트립들의 상면도이다.
도 31은 본 발명에 따른 시뮬레이션된 조직 구조체의 상면도이다.

다음의 설명은, 임의의 당업자가 본원에서 설명된 수술용 툴들을 만들고 사용하며 방법들을 수행하는 것을 가능하게 하기 위하여 제공되며, 본 발명자들에 의해 고려된 그들의 발명들을 수행하는 최적 모드들을 기술한다. 그러나, 다양한 수정예들은 당업자들에게 명백하게 남아 있을 것이다. 이러한 수정예들은 본 발명의 범위 내에 속하도록 고려된다. 이러한 실시예들의 상이한 실시예들 또는 측면들은 다양한 도면들에서 도시되고 본 명세서 전체에 걸쳐 설명될 수 있다. 그러나, 개별적으로 도시되거나 또는 설명된 각각의 실시예 및 그 측면들은, 명백히 달리 표현되지 않는 한, 다른 실시예들 중 하나 이상 및 그들의 측면들과 조합될 수 있다는 것을 주의해야만 한다. 각각의 조합이 명백하게 기술되지 않는 것은 단지 본 명세서의 가독성을 용이하게 하기 위한 것이다.

수축할 수 있는 판막(valve)들이 존재하는 인체 내의 다수의 해부학적 예들이 존재하며, 여기에서 조직 평면들이 함께 가까워 지고 점점 가늘어지거나, 또는 조직 평면들은 그들의 정상 상태에서 인장 상태에 있다. 추가적으로, 특정 방향으로 우선적으로 잡아당겨지지만 다른 방향으로는 그렇지 않은 신체 내의 해부학적 구조체들이 존재한다. 현재 제조 기술들을 사용하여 장기 모델들을 생성하는 동안 이러한 예들 전부를 시뮬레이션하는 것이 어렵다.

본 발명에 따르면, 이러한 시뮬레이션된 조직 구조체(10)를 제조하는 프로세스는 일반적으로 미리 만들어진 실리콘 피스 또는 시트를 제공하는 단계를 포함한다. 실리콘의 피스는 잡아당겨지고, 잡아당겨진 구성에서 제 위치에 홀딩된다. 시트가 잡아당겨져 있는 동안, 경화되지 않은 실리콘 액체가 잡아당겨진 실리콘 피스 위에 도포되며, 층을 생성하기 위하여 경화된다. 젖은 실리콘의 경화가 완료될 때, 최종 제품이 몰드 또는 맨드릴로부터 제거된다. 미리 만들어진 잡아당겨진 실리콘, 층을 포함하는 최종 실리콘 물체의 형상을 변화시키는 그것의 잡아당겨지지 않는 구성으로 향하는 경향을 가지고 수축된다. 대안적인 변형예에 있어서, 탄성 메시의 피스 또는 시트가 실리콘의 미리 만들어진 피스 또는 시트 대신에 이용되며, 경화되지 않은 실리콘이 탄성 메시의 잡아당겨진 피스 위에 도포되고 층을 형성하도록 경화된다. 메시가 사용될 때, 시뮬레이션된 조직 구조체의 최종 형상은, 젖은 실리콘이 메시의 틈새들을 채워서 수축의 정도를 감소시킴에 따라 잡아당겨진 실리콘에 비하여 덜 극적이다. 그러나, 최종 시뮬레이션된 조직 구조체를 야기하는 잡아당김 특성은 유익하게는 다른 방향으로의 완전한 잡아당김을 허용하면서 하나의 방향으로의 잡아당김을 제한하도록 조정될 수 있다. 또 다른 변형예에 있어서, 실리콘의 잡아당겨진 피스 또는 메시의 잡아당겨진 피스에 경화되지 않은 실리콘을 도포하는 대신에, 휴지 상태의 그리고 잡아당기지 않은 경화된 실리콘의 피스가 잡아당겨진 피스에 제 위치에서 접착될 수 있다.

구체적으로 도 1 내지 도 4를 참조하면, 이러한 방법들의 일 변형예에 있어서, 실리콘 링-형 밴드들(12)이 원통형 맨드릴(14) 상에 위치된다. 도 1에 도시된 바와 같이 미리 만들어진 실리콘 링-형 밴드들(12) 및 맨드릴(14)이 제공된다. 맨드릴(14)은 밴드들(12)의 휴지 상태의 응력을 받지 않은 직경보다 더 큰 외부 직경을 갖는다. 맨드릴(14)이 맨드릴-회전 디바이스 내에 위치되기 이전에, 도 2에 도시된 바와 같이 다수의 미리 만들어진 경화된 실리콘 밴드들(12)이 맨드릴(14) 위에 잡아당겨지며 그것의 길이를 따라 균일하게 산개된다. 그런 다음, 도 3에 도시된 바와 같이, 맨드릴(14)이 회전하는 동안 경화되지 않은 실리콘(16)의 층이 맨드릴(14) 상에 그리고 미리 만들어진 잡아당겨진 실리콘 링들(12) 위에 발라진다. 실리콘 층(16)이 경화된다. 그 후에, 시뮬레이션된 조직 구조체(10)가 맨드릴(14)로부터 제거된다. 다수의 밴드들(12)이 맨드릴(14) 위에 잡아당겨지고 그런 다음 경화된 실리콘 층(16)과 함께 맨드릴(14)로부터 제거될 때, 밴드들(12)은 그것의 정상적이고 감소된 휴지 형상 및 직경을 향해 복귀하는 경향을 가질 것이다. 외부 층(16)이 밴드들(12)에 경화되어 이들을 도 4에 도시된 바와 같은 단일 구조체(10)로 상호연결한다. 결과적인 단일의 시뮬레이션된 조직 구조체(10)는 도 4에 도시된 바와 같이 밴드들(12)의 일부 위치들에서 감소된 직경의 복수의 위치들을 갖는다. 시뮬레이션된 조직 구조체(10)는 근위 단부에서의 개구부와 원위 단부에서의 개구부 사이에서 길이 방향 축을 따라 연장하는 중심 내강(lumen)을 갖는 실질적으로 원통형의 튜브형 형상일 것이다. 감소된-직경 위치들(18)에서 시뮬레이션된 조직 구조체(10)는 맨드릴(14)로부터 제거될 때 실제 결장의 모습 및 느낌을 시뮬레이션하는 파형(undulating) 실리콘 튜브를 형성한다. 이러한 방식으로, 이러한 방법이, 예를 들어, 결장 내의 시뮬레이션된 휴스턴의 판막(valves of Houston)들을 생성하기 위하여 사용될 수 있다.

이러한 방법의 다른 변형예에 있어서, 이를 통해 시뮬레이션된 수술이 실습되는 시뮬레이션된 자연 개구들(20)을 갖는 시뮬레이션된 조직 구조체(10)가 생성된다. 예를 들어, 항문과 같은 시뮬레이션된 자연 개구(20)를 만들기 이하여, 도 5에 도시된 바와 같이 미리 만들어진 실리콘 링-형 밴드(12) 및 맨드릴(14)이 제공된다. 맨드릴(14)은, 시뮬레이션된 자연 개구(20)가 생성되도록 희망되는 맨드릴(14)을 따른 희망되는 위치에서 밴드(12)의 잡아당기지 않은 휴지 내부 직경보다 더 큰 외부 직경을 갖는다. 밴드(12)는 맨드릴의 희망되는 위치 둘레로, 이러한 경우에는 도 6에 도시된 바와 같이 맨드릴(14)의 일 단부 둘레로 잡아당겨지며, 도 7에 도시된 바와 같이 젖은 실리콘의 층(16)이 맨드릴(14) 및 밴드(12) 상에 발라진다. 실리콘 층(16)이 경화되며, 그런 다음 구성물이 맨드릴(14)로부터 제거된다. 잡아당겨지고 경화된 실리콘 밴드(12) 상으로 층(16)을 경화시키는 것의 결과로서, 밴드(12)의 위치, 미리 만들어진 실리콘 밴드(12)를 갖는 단부는 그것의 정상적인 잡아당기지 않은 직경으로 복귀하는 경향을 가지며, 이는 도 8에 도시된 바와 같이 경화된 실리콘의 주변 외부 층(16)에 비하여 시뮬레이션된 조직 구조체(10)의 감소된 직경의 영역 위치(18)를 생성한다. 이러한 방법의 변형예에 있어서, 그런 다음 감소된 직경을 갖는 형성된 줄어든 단부는 이러한 시점에 항문-경우 어댑터 몰드(미도시) 상의 중심 페그(peg) 위에 다시 잡아당겨질 수 있다. 그런 다음, 실리콘을 몰드 내로 부어서 실리콘의 다른 층이 도포되고 밴드 및 제 1 층에 부착되게 된다. 일단 경화되면, 미리 잡아당겨진 구성물이 페그로부터 제거되며, 밴드가 다시 그것의 원래 크기로 줄어든다.

이러한 방법의 다른 변형예에 있어서, 도 9에 도시된 바와 같이 휴지 길이 x를 갖는 경화된 실리콘의 스트립(22)이 제공된다. 도 10에 도시된 바와 같이, 실리콘의 스트립(22)은 길이 y까지 잡아당겨지며, 길이 x보다 더 큰 길이 y에서 제 위치에 홀딩된다. 스트립(22)은, 예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이 클립들(26)과 같은 어떤 수단에 의해 몰드(24)에 또는 맨드릴(14) 상에 부착될 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 젖고 경화되지 않은 실리콘의 층(16)이 잡아당겨진 스트립(22) 위로 그리고 그 둘레로 도포된다. 경화되지 않은 실리콘 층(16)이 경화된다. 몰드(24) 또는 맨드릴(14)로부터 구성물을 제거하는 것은 스트립(22)을 잡아당겨진 채로 유지하는 힘을 릴리즈하는 것을 수반한다. 결과적으로, 스트립(22)은 그것의 정상적인 수축된 길이 x를 향해 복귀하는 경향을 가질 것이며, 이는 도 12에 도시된 바와 같이 움직여서 이것을 둘러싼 실리콘의 경화된 층(16)을 수축시켜서 주름들을 생성하고 스트립(22) 주위에 주름을 잡는다(bunch). 몰드 또는 맨드릴로부터 작업물이 제거될 때, 잡아당겨진 스트립이 수축될 것이며, 이는 도 12에 도시된 바와 같이 더 새롭고 이제는 경화된 실리콘 층(16)이 주름 잡히는 것을 초래한다.

이제 도 13 내지 도 15를 참조하면, 하나 이상의 방법들의 조합이 이용될 수 있다. 예를 들어, 스트립(22)과 함께 밴드들(12)이 맨드릴(14) 위에 이용될 수 있다. 도 13에 도시된 바와 같이 하나 이상의 밴드들(12), 맨드릴(14) 및 적어도 하나의 스트립(22)이 제공된다. 밴드들(12)은 맨드릴(14)의 외부 직경보다 더 작은 휴지 내부 직경을 갖는다. 스트립(22)은 도 14에 도시된 바와 같이 휴지 길이 x를 가지며, 길이 y까지 잡아당겨지고, 맨드릴(14)을 따라 제 위치에 홀딩된다. 도 14에 도시된 바와 같이 원형의 후프-형 밴드들(12)이 스트립(22) 및 맨드릴 위에 잡아당겨지고 위치된다. 대안적으로, 밴드들(12)은 스트립(22)과 맨드릴(14) 사이에서 잡아당겨지고 위치된다. 도 14에 도시된 바와 같이, 경화되지 않은 젖은 실리콘의 외부 층(16)이 하나 이상의 밴드들(12), 하나 이상의 스트립(22)에 그리고 맨드릴(14) 상에 도포되고 경화된다. 외부 층의 경화가 완료될 때, 구성물이 맨드릴(14)로부터 제거되며, 결과적인 시뮬레이션된 조직 구조체(10)가 도 15에 도시된다. 도 15에서 보여질 수 있는 바와 같이, 경화된 구성물이 제거될 때, 밴드들(12)은 그들의 휴지 상태의 정상적인 직경/구성으로 복귀하려는 경향을 가질 것이며, 이는 링들(12)의 위치에서 감소된 방사상 치수들을 갖는 튜브형 구조체 또는 밸리(valley)들을 갖는 튜브형 구조체를 생성하기 위하여 경화된 실리콘 층(16)을 안쪽으로 당긴다. 또한, 잡아당겨진 스트립(22)은 그것의 정상적인 휴지 직경으로 복귀하고 단축되려는 경향을 가질 것이며, 이는 경화된 실리콘 층(16)이 스트립(22)의 길이를 따라 수축하게끔 하여, 그럼으로써, 일부 경우들에 있어서, 도 14에 도시된 바와 같이, 결과적인 조직 구조체(10)에 스트립(22)을 갖는 측면 상의 외부 층(16) 내에 요면(concavity)을 갖는 자연 만곡부를 부여한다.

이제 도 16 내지 도 20을 참조하면, 맨드릴(14) 위에 패턴화된 스트립(22)이 이용되는 시뮬레이션된 조직 구조체(10)를 만드는 다른 변형예가 도시된다. 패턴화된 스트립(22)은 희망되는 패턴/형상으로 커팅된 경화된 실리콘 및/또는 메시 재료의 피스이다. 이용되는 경우 메시는 잡아당길 수 있는 메시이다. 도 16 내지 도 20에 도시된 변형예에 있어서, 패턴 스트립(22)은 수평 스트립들에 의해 교차되는 길이 방향 척추(spine)를 갖는 반복적인 H-형 형상을 갖는다. 패턴 스트립(22)은 도 17에서 화살표들의 방향으로 맨드릴(14)을 따라 길이 방향으로 잡아당겨진다. 패턴 스트립(22)은 도 18에 도시되어 있는 바와 같이 잡아당겨져 있는 동안 맨드릴(14) 둘레로 감기며, 접착제 또는 다른 체결구를 가지고 맨드릴(14) 상의 위치에 접착된다. 그런 다음, 경화되지 않은 실리콘의 층(16)이 잡아당겨진 패턴 스트립(22) 위에 그리고 맨드릴(14) 위에 도포되며, 경화된다. 층(16)이 경화될 때, 구성물이 맨드릴(14)로부터 제거된다. 경화된 층(16)이 패턴 스트립(22)에 결합되며, 잡아당겨진 패턴 스트립(22) 및/또는 메시는 자연적으로 수축되고 잡아당기지 않은 균형 구성으로 복귀하며, 이는 수평 스트립들 사이에서 형성된 구근형 부분들을 갖는 패턴 스트립(16)의 척추에 의해 부여되는 지향성 만곡 부분을 갖는 도 20에 도시된 고유한 내강(luminal) 시뮬레이션된 조직 구조체(10)를 야기하고, 여기에서 개구부들은 수평 스트립들 사이의 공간들에 의해 형성된다.

이제 도 21 내지 도 23을 참조하면, 시뮬레이션된 조직 구조체(10)를 형성하는 다른 변형예가 도시된다. 경화된 실리콘의 얇은 스트립(22)이 도 21에서 화살표에 의해 도시되는 바와 같이 그것의 길이 방향 축을 따라 잡아당겨진다. 잡아당겨진 위치에 있는 동안, 경화되지 않은 실리콘의 얇은 층(16)이 잡아당겨진 스트립(22)의 표면에 도포된다. 층(16)이 여전히 젖어 있는 동안에, 실리콘으로 만들어진 속이 찬 또는 중공형의 튜브형 혈관(28)이 잡아당겨진 스트립(22) 상에 위치된다. 일 변형예에 있어서, 혈관(28)은 도 22에 도시된 바와 같이 잡아당겨진 스트립(22) 둘레에 나선형 방식으로 위치된다. 혈관(28)은 혈관(28) 내의 인장 없이 둘레로 감기며, 실리콘의 젖은 층(16)이 혈관(28)을 부착하기 위하여 경화된다. 경화될 때, 최종 시뮬레이션된 조직 구조체(10)는 도 27에 도시된 나선형의 구불구불한 혈관이다.

이제 도 24 내지 도 26을 참조하면, 시뮬레이션된 조직 구조체(10)를 형성하기 위한 다른 변형예가 도시된다. 실리콘의 미리 만들어진 시트(30)가 제공된다. 도 24에 도시된 바와 같이 홀(32)이 시트(30) 중에 커팅된다. 홀을 갖는 시트(30)는 도 25에서 화살표들에 의해 도시되는 바와 같이 균일하게 잡아당겨진다. 홀(32)은 임의의 적절한 크기 및 형상일 수 있다. 도 25에 도시된 바와 같이 경화되지 않은 실리콘의 층(16)이 잡아당겨진 홀(32) 위에 도포되며, 경화된다. 대안적으로, 잡아당겨진 홀(32)보다 약간 더 크며 상보적인 형상을 갖는 미리 만들어진 경화된 실리콘 패치(36)가 도 25에 도시된 바와 같은 잡아당겨진 홀(32) 상에 제 위치에 접착된다. 2가지 경우 모두에 있어서, 스테이징 플랫폼으로부터 시트(30)가 릴리즈되고 제거될 때, 시트(30)는 잡아당기지 않은 균형 위치로 복귀하며, 이제 그렇지 않았다면 평평했을 시트(30) 내의 경화된 실리콘 층(16)에 의해 형성된 돔 특징부를 갖는다. 층(16)의 돔형 특징부는 도 26에 도시된 바와 같이 수축된 평평한 시트(30)로부터 위쪽으로 연장한다.

이제 도 27 내지 도 28을 참조하면, 다른 변형예에 있어서, 경화된 실리콘 시트(30)는 그 안에 홀을 갖지 않는다. 홀이 없는 시트(30)는 도 27에서 화살표들의 방향으로 균일하게 잡아당겨지며, 경화되지 않은 실리콘 층(16)이 시트(30)의 하나 이상의 영역들에 도포된다. 도포되고 경화된 젖은 실리콘을 갖는 시트(30) 상의 영역들은 새롭게 부가되는 실리콘 층(16)으로부터 멀어지도록 말릴 것이며, 즉, 도포된 실리콘 층(16)의 영역들에서, 새롭게 도포되는 실리콘의 층(16)을 갖는 구성물의 측면이 볼록할 것이고 잡아당겨진 실리콘(30)의 측면이 오목할 것이다. 이러한 기술은, 특히 얇은 멤브레인성(membranous) 층들이 다른 구조체들에 결합되는 영역들에서 시뮬레이션된 해부학적 구조를 생성하기 위하여 사용되는 그렇지 않았다면 평평했을 시트들의 형상을 조정하는데 유용하다.

도 29 내지 도 31을 참조하면, 본 발명에 따른 시뮬레이션된 조직 구조체(10)를 형성하는 다른 변형예가 도시된다. 이상에서 언급된 바와 같이, 메시가 사용되고 잡아당겨지며, 실리콘의 경화되지 않은 층이 잡아당겨진 메시에 도포될 때, 젖은 실리콘이 메시의 틈새들에 진입하며 메시 재료의 수축에 기인하는 시뮬레이션된 조직 구조체(10)의 품질은 비-다공성 재료에 비하여 덜 두드러진다. 그러나, 메시-기반 시뮬레이션된 조직 구조체(10)는 유익한 촉각적 속성들을 제공한다. 메시 층(38)이 제공되며, 메시 층(38)을 오로지 한 방향에서 그것의 탄성 한계까지 잡아당기고 다른 방향에서는 메시 층(38)을 수축된 채로 남겨둠으로써, 다른 방향에 비하여 한 방향으로 우선적으로 잡아당겨지는 시뮬레이션된 해부학적 구조체들이 생성될 수 있다. 경화되지 않은 실리콘의 층(16)의 도포 이전에 메시 층(38)이 하나 방향으로 잡아당겨지는 시뮬레이션된 조직 구조체 내의 메시 층(38)의 이러한 도포는, 굽혀지기엔 충분하게 유연하지만 용이하게 잡아당겨지지 않는 시뮬레이션된 힘줄들과 같은 다른 시뮬레이션된 해부학적 구조체들 또는 우선적으로 잡아당겨지는 시트들을 만들기 위하여 사용될 수 있다. 이의 다른 예는, 이것이 주입될 때 시뮬레이션된 장이 원주 방향으로 팽창하지만 길이 방향으로는 팽창하지 않도록 시뮬레이션된 장의 측벽 내로 메시의 스트립을 통합할 것이다. 메시 재료는 그룹화된 또는 그룹화되지 않은 인터로킹(interlocking) 필라멘트들의 섞어 짜인 또는 뒤얽힌 브레이드(braid) 또는 네트워크이며, 이는 작은 실질적으로 균일한 윈도우들/간극들을 갖는 개방 텍스처 구조체를 생성한다. 메시의 브레이드는, 하나의 시스템의 각각의 필라멘트 엘리먼트가 다른 시스템의 각각의 필라멘트 엘리먼트의 위 및 아래로 교번적으로 가이드되도록, 필라멘트 엘리먼트의 2개의 교차하는 시스템들이 서로 꼬이도록 하는 그런 것이다. 브레이드의 이러한 패턴은 평직(plain weave)으로서 지칭된다. 측정의 단위 길이 내의 교차부들의 수가 직물의 밀도를 정의하며, 교차부들이 더 많을 수록 직물을 더 타이트하게 만들고 윈도우들의 크기가 더 작아지게 된다. 직물 배열 및 밀도 때문에, 메시 재료는 밴드들이 서로에 대하여 그리고 그 위에서 슬라이딩할 수 있음에 따라 수평 축을 따라 잡아당겨질 수 있으며, 이는 윈도우들의 크기를 더 크게 만든다. 수평으로 잡아당겨질 때 메시가 넓어지는 것이 메시의 길이를 감소시킨다. 메시 층은 또한 메시의 길이 방향 축을 따라 잡아당겨질 수 있다. 길이 방향으로 잡아당겨질 때 메시의 연장은 메시 층의 폭을 감소시킨다. 메시 재료는 직조의 방향 및 형상에 따라서, 일반적으로 지배적인 잡아당김 방향에 수직하는 열등한 잡아당김 방향에 비하여 메시 재료가 더 큰 거리로 잡아당겨지는 잡아당김의 지배적인 방향을 가질 수 있다. 도 29는 1차 지배적인 잡아당김 방향(40) 및 2차 열등한 잡아당김 방향(42)을 갖는 직물을 형성하는 복수의 필라멘트들을 갖는 메시 재료의 시트(38)를 예시한다. 메시 시트(38)는 스트립들(44)로 커팅될 수 있다. 스트립들(44)이 이격되며, 그런 다음 2차 잡아당김 방향(42)의 최대 신장(elongation)까지 2차 잡아당김 방향(42)의 방향으로 잡아당겨진다. 도 30에 도시된 바와 같이, 메시 스트립들(44)은 최대 신장으로 유지되며, 경화되지 않은 실리콘의 층(16)이 메시 스트립들(44) 위에 도포된다. 메시 스트립들(44)이 잡아당겨진 채로 남아 있는 동안 실리콘 층(16)이 경화된다. 실리콘 층(16)이 경화된 이후에, 메시 스트립들(44) 및 실리콘 층(16)이 희망되는 대로 트리밍(trim)된다. 도 29 내지 도 31을 참조하면, 스트립들(44)이 릴리즈될 때, 결과적인 시뮬레이션된 조직 구조체(10)는 1차 지배적인 잡아당김 방향(40)에서 매우 신축성이 있으며 2차 열등한 잡아당김 방향에서는 잡아당김에 저항하면서, 구조체(10)의 최종 형상에 대하여 경미하고 미미한 영향을 갖지만 잡아당김과 같은 촉각적 품질에 대해서는 큰 영향을 갖는다.

이상에서 언급된 방법들은 경화되지 않은 실리콘을 미리 만들어지고 잡아당겨진 실리콘 또는 메시 재료와 주의 깊게 결합하는 단계를 수반하며, 이는 시뮬레이션된 해부학적 구조의 더 살아 있는 것 같은 느낌 및 외관을 야기한다. 결과적인 시뮬레이션된 조직 구조체에 의해 생성된 효과들의 정도는, 사용되는 젖은 실리콘 및 미리 만들어진 잡아당겨진 실리콘 둘 모두의 두께 및 경도를 변경함으로써 제어될 수 있다. 사용되는 젖은 실리콘과 경화된 실리콘 사이의 두께 및 경도에 있어서 차이가 클 수록, 더 크고 더 극적인 효과들이 결과적인 시뮬레이션된 조직 구조체에 존재할 것이다.

이러한 기술들 전부가 잔류 응력을 시뮬레이션된 해부학적 구조 내로 의도적으로 통합하는 방식들이다. 잔류 응력을 포함하는 구조체들을 갖는 신체 내의 다수의 예들이 존재하며, 이러한 기술들은 외관, 느낌 및 제조가능성과 관련하여 이러한 실제 조직 구조체들을 모방하는 것을 목적으로 한다.

현재, 다수의 장기 구조체들은 몰딩의 복잡성을 감소시키기 위하여 몇몇 피스들로 만들어진다. 그런 다음, 이러한 피스들은 희망되는 만곡된 형상을 획득하기 위하여 함께 접착된다. 유익하게는, 본 발명에 따른 잔류 응력들을 생성하기 위하여 미리 잡아당겨진 피스들의 사용을 통해, 덜 복잡한 몰드들이 사용될 수 있다. 추가적으로, 만곡된 시뮬레이션된 장을 생성하기 위하여, 현재 직선 튜브가 희망되는 경로를 취하기 위하여 "비틀린다". 유익하게는, 본 발명의 잔류 응력들은 여전히 용이한 디몰딩(demolding)을 가능하게 하면서 비틀림을 통해 튜브들을 찌부러트리지 않고 더 사실적인 커브들을 생성하는 것을 도울 수 있다.

본원에 개시된 실시예들에 대해 다양한 수정들이 이루어질 수 있다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 이상의 설명은 제한적으로 해석되지 않아야 하며, 단지 선호되는 실시예들의 예시들로서 해석되어야만 한다. 당업자들은 본 개시의 사상 및 범위 내에서 다른 수정예들을 구상할 것이다.

Claims (24)

1. 시뮬레이션된 조직 구조체로서,
   잡아당기지 않은(unstretched) 상태에 있는 동안 제 1 형상을 갖는 제 1 재료로서, 상기 제 1 재료는 잡아당겨진 상태로 위치되도록 구성되는, 상기 제 1 재료; 및
   상기 제 1 재료가 상기 잡아당겨진 상태에 있는 동안 상기 제 1 재료에 도포(apply)되는 제 2 재료로서, 상기 제 2 재료는, 상기 제 1 재료가 상기 잡아당기지 않은 상태로 복귀한 이후에 상기 제 1 형상과는 상이한 제 2 형상을 갖도록 상기 제 1 재료의 상기 제 1 형상을 변형(distort)시키도록 구성되는, 상기 제 2 재료를 포함하는, 시뮬레이션된 조직 구조체.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제 2 재료는 액체 상태이며, 후속적으로 상기 제 1 재료에 도포된 이후에 경화되도록 구성되고,
   상기 제 1 재료는 상기 제 2 재료의 경화 이후에 상기 잡아당기지 않은 상태로 복귀하도록 구성되며, 경화된 제 2 재료는 상기 제 1 재료의 상기 제 1 형상을 변형시키는, 시뮬레이션된 조직 구조체.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 제 2 재료는 미리-결정된 위치들에서 상기 제 1 재료에 도포되는, 시뮬레이션된 조직 구조체.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 미리-결정된 위치들은 상기 제 1 재료 내의 커팅된 홀들에 대응하는, 시뮬레이션된 조직 구조체.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 제 1 재료는 상기 제 2 재료의 도포 이전에 모든 방향들로 균일하게 잡아당겨지는, 시뮬레이션된 조직 구조체.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 제 1 재료는 상기 제 2 재료의 도포 이전에 하나의 방향으로만 잡아당겨지는, 시뮬레이션된 조직 구조체.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 제 1 재료의 상기 제 1 형상에 대한 변형은, 상기 제 2 재료가 상기 제 1 재료에 도포된 위치에 대응하는 오목한 영역 및 볼록한 영역의 부분들을 포함하는, 시뮬레이션된 조직 구조체.
   
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 제 1 재료는 복수의 틈새들을 갖는 메시 층인, 시뮬레이션된 조직 구조체.
   
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 제 2 재료는, 상기 제 2 재료가 상기 복수의 틈새들 내에 통합되도록 상기 제 1 재료 상에 도포되는, 시뮬레이션된 조직 구조체.
   
10. 청구항 8에 있어서,
    상기 메시 층은 지배적인(dominant) 잡아당김 방향 및 열등한(inferior) 잡아당김 방향을 가지며, 상기 제 1 재료는 상기 잡아당겨진 상태에 있는 동안 상기 지배적인 잡아당김 방향으로 잡아당겨지도록 구성되는, 시뮬레이션된 조직 구조체.
    
11. 청구항 1에 있어서,
    상기 시뮬레이션된 조직 구조체는, 상기 제 1 재료가 상기 잡아당겨진 상태에 있는 동안 상기 제 1 재료 상에 위치되는 튜브형 혈관을 더 포함하는, 시뮬레이션된 조직 구조체.
    
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 튜브형 혈관은 상기 제 1 재료가 상기 잡아당겨진 상태에 있는 동안 상기 제 1 재료 둘레에 나선형 방식으로 위치되는, 시뮬레이션된 조직 구조체.
    
13. 청구항 11에 있어서,
    상기 제 1 재료의 상기 제 2 형상 및 상기 튜브형 혈관은 나선형의 구불구불한 형상을 형성하는, 시뮬레이션된 조직 구조체.
    
14. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 2 재료는 경화되지 않으며, 상기 제 1 재료 상에 도포된 이후에 경화되도록 구성되는, 시뮬레이션된 조직 구조체.
    
15. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 재료는 지배적인 잡아당김 방향 및 열등한 잡아당김 방향을 가지며, 상기 제 1 재료는 상기 지배적인 잡아당김 방향으로만 잡아당겨지도록 구성되는, 시뮬레이션된 조직 구조체.
    
16. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 재료는 패턴화되는, 시뮬레이션된 조직 구조체.
    
17. 시뮬레이션된 조직 구조체로서,
    잡아당기지 않은 상태에 있는 동안 제 1 형상을 갖는 탄성 제 1 재료; 및
    경화되지 않은 제 2 재료로서, 상기 제 2 재료는 상기 탄성 제 1 재료가 잡아당겨지는 동안 상기 탄성 제 1 재료 상에 도포되고 그 후에 경화되는, 상기 경화되지 않은 제 2 재료를 포함하며,
    상기 제 1 재료는 상기 제 2 재료가 경화된 이후에 상기 잡아당기지 않은 상태로 복귀하며, 상기 제 1 재료 상에 경화된 상기 제 2 재료는 상기 탄성 제 1 재료가 상기 잡아당기지 않은 상태에 있는 동안 상기 제 1 형상과는 상이한 제 2 형상을 갖게 하는, 시뮬레이션된 조직 구조체.
    
18. 청구항 17에 있어서,
    상기 경화되지 않은 제 2 재료는 미리-결정된 위치들에서 상기 탄성 제 1 재료에 도포되는, 시뮬레이션된 조직 구조체.
    
19. 청구항 17에 있어서,
    상기 제 1 재료의 상기 제 2 형상은, 상기 경화되지 않은 제 2 재료가 상기 제 1 재료에 도포되고 경화된 위치에 대응하는 오목한 영역 및 볼록한 영역의 부분들을 포함하는, 시뮬레이션된 조직 구조체.
    
20. 청구항 17에 있어서,
    상기 탄성 제 1 재료는 지배적인 잡아당김 방향 및 열등한 잡아당김 방향을 가지며, 상기 탄성 제 1 재료는 상기 지배적인 잡아당김 방향으로만 잡아당겨지도록 구성되는, 시뮬레이션된 조직 구조체.
    
21. 시뮬레이션된 조직 구조체로서,
    제 1 형상을 갖는 제 1 재료로서, 상기 제 1 재료는 늘어나도록 구성되는, 상기 제 1 재료; 및
    상기 제 1 재료가 늘어난 동안 상기 제 1 재료에 도포되는 제 2 재료로서, 상기 제 2 재료는 상기 제 1 재료 상에 경화되도록 구성되고, 상기 제 2 재료는 상기 제 1 재료가 늘어나지 않을 때 상기 제 1 재료의 상기 제 1 형상을 변형시키는, 상기 제 2 재료를 포함하는, 시뮬레이션된 조직 구조체.
    
22. 청구항 21에 있어서,
    상기 제 2 재료는 미리-결정된 위치들에서 상기 제 1 재료에 도포되는, 시뮬레이션된 조직 구조체.
    
23. 청구항 21에 있어서,
    상기 제 2 재료는, 상기 제 2 재료가 상기 제 1 재료 상에 도포되고 경화된 위치에 대응하는 오목한 영역 및 볼록한 영역의 부분들을 갖도록 상기 제 1 재료의 상기 제 1 형상을 변형시키는, 시뮬레이션된 조직 구조체.
    
24. 청구항 21에 있어서,
    상기 제 1 재료는 지배적인 잡아당김 방향 및 열등한 잡아당김 방향을 가지며, 상기 제 1 재료는 상기 지배적인 잡아당김 방향으로만 늘어나는, 시뮬레이션된 조직 구조체.

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