KR102636777B1

KR102636777B1 - 초탄성 의료 기구(superelastic medical instrument)

Info

Publication number: KR102636777B1
Application number: KR1020197032921A
Authority: KR
Inventors: 케이시 틸 랜디; 리안 제프리 코놀리
Original assignee: 아우리스 헬스, 인코포레이티드
Priority date: 2017-04-07
Filing date: 2018-04-04
Publication date: 2024-02-16
Also published as: WO2018187488A1; US10743751B2; CN110602994B; KR20190138306A; EP3606439A1; EP3606439A4; CN110602994A; US20200367726A1; US10285574B2; US20190328213A1; AU2018248440A1; JP2020516342A; JP7167054B2; US20180289243A1

Abstract

특정 측면은 내시경의 굴곡진 경로 사이로 탄력적으로 구부러지고, 상기 내시경으로부터 배치되면 일직선 형상으로 되돌아오며, 및 (허용 오차 이내로) 상기 기관지경의 단부의 축을 따라 2 cm 이상의 거리까지 일직선으로 배치되는 초탄성 의료 기구에 관한 것이다.

Description

초탄성 의료 기구(SUPERELASTIC MEDICAL INSTRUMENT)

관련 출원(들)과의 상호 참조

본 출원은 2017년 4월 7일자로 "초탄성 의료 기구(SUPERELASTIC MEDICAL INSTRUMENT)"라는 제목으로 출원된 미국 특허 가출원 제 62/483,131호와 2018년 4월 3일자로 "초탄성 의료 기구(SUPERELASTIC MEDICAL INSTRUMENT)"라는 제목으로 출원된 미국 특허 정규출원 제 15/944,566호 대한 이익을 주장하며, 상기 가출원 각각의 전문이 참조로써 본 명세서에 병합된다.

본 발명은 일반적으로 의료 장치에 관한 것이고, 보다 상세하게는 초탄성 의료 기구에 관한 것이다. 본 발명은 일반적으로 의료 장치에 관한 것이고, 보다 상세하게는 초탄성 의료 기구에 관한 것이다.

내시경 검사 (가령, 기관지경 검사와) 같은 의료 절차는 진단 및/또는 치료를 목적으로 환자의 관강내 조직망(luminal network)의 내부를 접근하고 시각화하는 작업을 수반할 수 있다. 시술 동안, 연성 관형 도구인 내시경이 환자의 몸 안으로 삽입되고 도구가 상기 내시경을 통해 이후 진단 및/또는 치료를 위해 식별된 조직 부위까지 내려갈 수 있다. 내시경은 조직 부위까지의 경로를 제공하는 (가령 "작업 채널"과 같은) 내부 내강(lumen)을 가질 수 있으며, 카테터(catheter) 및/또는 다양한 의료 도구가 작업 채널을 통해 조직 부위로 삽입될 수 있다.
선행기술의 문헌번호:
1. 미국 특허출원공개공보 US 2006/0189891 A1호
2. 미국 특허출원공개공보 US 2017/0095234 A1호
3. 미국 특허출원공개공보 US 2003/0040681 A1호
4. 미국 특허출원공개공보 US 2015/0151917 A1호
5. 미국 특허출원공개공보 US 2013/0225997 A1호
6. 미국 특허공보 US 9,345,456 B2호

본 발명의 시스템, 방법 및 장치는 각각 여러 획기적인 측면을 포함하며, 이들 중 단일의 하나가 본 명세서에 개시된 원하는 속성들에 대해 단독으로 책임지지 않는다.

따라서, 일 측면은 생검 바늘 조립체에 있어서, 초탄성 합금(alloy)으로 이루어진 바늘 - 상기 바늘은 바늘의 원위 단부부터 바늘의 근위 단부까지 연장되는 본체 부분과, 상기 본체 부분의 적어도 일부를 통과해 원위 단부의 개구(opening)까지 연장되는 내강을 형성하는 바늘의 내부 표면을 포함하고, 상기 내강과 개구는 조직 생검을 취득하도록 구성됨-; 상기 바늘의 근위 단부에 부착된 세장형 샤프트(shaft); 및 내부 채널을 포함하는 관형 자켓을 포함하고, 제1 구성에서 상기 바늘의 원위 단부는 내부 채널안에 위치되고, 제2 구성에서 상기 바늘의 원위 단부는 세장형 샤프트의 내부 채널을 통한 원위 움직임에 반응해서, 관형 자켓의 원위 단부를 지나 연장된다.

일부 구현에서, 초탄성 합금은 니티놀(Nitinol)로 구성된다. 일부 구현에서, 바늘은 대략 0.0015인치 두께의 벽두께를 가진다.

일부 구현은 바늘의 원위 단부에 뾰족한 선단을 더 포함한다. 일부 구현은 뾰족한 선단의 주변에 위치된 방사선비투과(radiopaque) 물질을 더 포함한다. 일부 구현에서, 방사선비투과 물질은 금으로 구성된다. 일부 구현에서, 방사선비투과 물질은 적어도 200마이크로인치의 두께를 가진다.

일부 구현에서, 세장형 샤프트는 바늘의 근위 단부에 위치한 중첩 영역 주변으로 리플로된(reflowed) 중합체 튜브(polymer tube)를 포함한다. 일부 구현에서, 중합체 튜브는 중첩 영역 주변으로 리플로되기 전 또는 후에 원위 단부에 원뿔 부분을 포함한다. 일부 구현에서, 중합체 튜브는 연성 열가소성수지(thermoplastic)를 포함한다. 일부 구현에서, 바늘은 원위 단부에서 근위 단부까지 대략 5 센티미터의 길이를 가지며, 상기 중첩 영역의 길이는 대략 2 센티미터이다. 일부 구현에서, 바늘은 원위 단부에서 근위 단부까지 대략 4 센티미터의 길이를 가지며, 중첩 영역의 길이는 대략 1 센티미터이다. 일부 구현에서, 바늘은 1 센티미터와 6 센티미터 사이의 길이를 가진다. 일부 구현에서, 중첩 영역의 길이는 0.5cm 에서 3cm까지이다. 일부 구현에서, 중합체 튜브의 내부 표면에 의해 형성된 채널은 개구를 통해 압력을 제공하기 위해 내강과 유체 연통(fluid communication)한다.

일부 구현에서, 세장형 샤프트는 바늘의 근위 단부에 위치한 중첩 영역 주변으로 리플로된 중합체 튜브를 포함하고, 상기 조립체는 바늘의 중첩 영역에 형성된 복수의 표면 특징을 더 포함하고, 중합체 튜브는 상기 표면 특징 주변으로 리플로된다. 일부 구현에서, 복수의 표면 특징은 그리트 블라스트(grit blast) 처리된 바늘 외부 표면을 포함한다. 일부 구현에서, 복수의 표면 특징은 바늘의 벽을 통해 각각 연장되는 레이저 절개 구멍을 포함한다. 일부 구현에서, 중첩 영역은 튜브의 원위 단부에 위치한다. 일부 구현에서, 바늘의 근위 단부는 제1 나선형 채널 또는 절개를 포함하고, 튜브의 원위 단부는 제1 나선형 채널 또는 절개와 기계적으로 정합하도록 구성된 제2 나선형 채널 또는 절개를 포함한다. 일부 구현에서, 바늘의 근위 단부와 튜브의 원위 단부는 중첩 영역에서 유연 접착제로 유지된다. 일부 구현에서, 바늘의 근위 단부와 튜브의 원위 단부는 중첩 영역에서 나사로 유지된다.

일부 구현에서, 초탄성 합금은 오스테나이트 상(austenite phase)에서 본체 부분이 일직선인 원래의 형상을 유지한다. 일부 구현에서, 초탄성 합금은 마르텐사이트 상(martensite phase)에서 원래 형상으로부터 10%까지 가역적(reversibly) 변태(deform)를 일으킨다.

또 다른 측면은 조직 생검을 취득하는 방법에 관한 것이고, 상기 방법은 내시경의 작업 채널의 원위 단부를 원하는 생검 부위 가까이 위치시키는 단계; 관형 자켓을 작업 채널을 통해 전진 시키는 단계 - 상기 자켓은 자켓 내부에 위치한 생검 바늘 조립체를 포함하고, 상기 생검 바늘 조립체는 초탄성 합금으로 구성된 바늘- 상기 바늘은 바늘의 원위 단부에서 바늘의 근위 단부까지 연장되는 본체 부분, 및 본체 부분의 적어도 일부를 통과해 원위 단부의 개구까지 연장되는 내강을 형성하는 바늘의 내부 표면을 포함하고, 상기 내강과 개구는 조직 생검을 취득하도록 구성됨-; 및 상기 바늘의 근위 단부에 부착된 세장형 샤프트를 포함함 -; 세장형 샤프트의 근위 단부의 제1 선형 움직임을 작동시켜서 상기 바늘의 적어도 일부를 자켓 밖으로 연장해 생검 부위 안으로 구동시키기는 단계; 상기 바늘의 개구를 통해 생검 부위로부터 조직 샘플을 취득하는 단계; 및 생검 부위로부터 상기 바늘의 수축을 구동시키기 위해 세장형 샤프트의 근위 단부의 제2 선형 움직임을 작동시키는 단계를 포함한다.

일부 구현은 조직 생검을 취득하기 위해 내강 안에서 압력을 적용하는 단계를 더 포함한다. 일부 구현에서, 상기 자켓은 자켓의 근위 단부와 결합되며 세장형 샤프트의 근위 단부를 핸들의 세로축을 따라 제1 및 제2 선형 움직임을 작동시키도록 구성된 핸들을 포함하고, 상기 방법은 상기 바늘의 연장과 수축을 제어하기 위해 핸들을 작동시키는 단계를 더 포함한다. 일부 구현은 상기 핸들의 작동을 로봇식으로(robotically) 제어하는 단계를 더 포함한다.

일부 구현에서, 상기 세장형 샤프트는 상기 바늘의 근위 단부의 중첩 영역에 유지되는 중합체 튜브를 포함하고, 상기 방법은 상기 자켓의 원위 단부를 조직 부위로부터 기 설정된 거리만큼 위치시키는 단계- 상기 기 설정된 거리는 상기 바늘이 중첩 영역을 지나 원위 방향으로 연장되는 길이보다 적으며; 제1 선형 움직임을 작동시키는 것은 상기 바늘을 자켓 밖으로 연장시키기 위해 상기 바늘의 제1 구동을 실행하는 것을 포함함-; 상기 바늘의 원위 단부가 자켓 밖으로 위치되었다는 것을 결정하는 단계; 및 상기 바늘을 생검 부위 안으로 연장시키기 위해 바늘의 제2 구동을 실행하는 단계를 포함한다. 일부 구현은 제1 구동 후 그리고 제2 구동 전, 상기 중첩 영역이 여전히 적어도 부분적으로 자켓 안에 위치되어 있는지를 결정하는 단계를 포함한다. 일부 구현은 제1 구동 후 그리고 제2 구동 전 중첩 영역이 여전히 적어도 부분적으로 상기 내시경의 작업 채널 안에 위치되어 있는지를 결정하는 단계를 더 포함한다. 일부 구현에서, 제2 구동을 실행하는 것은 바늘을 생검 부위 안으로 연장하고 생검 부위로부터 바늘을 수축하는 것을 여러 차례 번갈아 하는 것을 포함한다.

일부 구현은 형광 투시법(fluoroscopy)을 사용해서 생검 부위를 지켜보는 단계 및 원위 단부 가까이 바늘의 주변으로 위치된 방사선비투과 물질을 형광 투시법을 통해 봄으로써 바늘의 원위 단부가 생검 부위에 위치 하는가를 결정하는 단계를 더 포함한다.

일부 구현에서, 관형 자켓을 작업 채널을 통해 전진시키는 것은 상기 바늘을 작업 채널의 곡선 부분을 통해 전진 시키는 것을 포함하고, 바늘을 곡선 부분을 통해 전진시킬 때 바늘은 본체 부분이 일직선인 바늘의 원래 형상에서 10%까지 가역적 변태를 일으킨다. 일부 구현에서, 바늘을 역변태시키는 것은 초탄성 합금을 바늘의 원래 형상이 유지되는 오스테나이트 상에서 마르텐사이트 상으로 전이시키는 단계를 포함한다. 일부 구현에서, 적어도 바늘의 일부를 자켓 밖으로 연장해서 생검 부위 안으로 구동시키는 것은 적어도 바늘의 일부가 자동적으로 오스테나이트 상으로 다시 전이되고 원래의 형상으로 복원되는 것을 포함한다.

또 다른 측면은 로봇 바늘 생검 시스템에 관한 것으로, 상기 로봇 바늘 생검 시스템은 초탄성 물질로 이루어진 바늘 - 상기 바늘은 상기 바늘의 근위 단부의 개구부터 바늘의 본체 부분을 통해 바늘의 원위 단부의 개구까지 연장되는 내강을 형성하는 내부 표면을 포함하고, 상기 내강과 원위 단부의 개구는 조직 생검을 취득하도록 구성됨 -; 상기 바늘의 근위 단부에 유지되는 세장형 샤프트; 상기 바늘과 상기 세장형 샤프트의 적어도 일부의 주변에 둘러 위치된 내부 채널을 포함하는 관형 자켓; 및 세장형 샤프트를 움직여 상기 바늘을 제1 구성과 제2 구성 간에 구동시키도록 구성된 제어 시스템- 상기 제1 구성에서 상기 바늘의 원위 단부는 관형 자켓의 내부 채널 안에 위치되며, 상기 제2 구성에서 상기 바늘의 원위 단부는 상기 관형 자켓의 원위 단부를 지나 연장됨- 을 포함한다.

일부 구현에서, 상기 바늘은 바늘의 원위 단부에 뾰족한 선단을 더 포함한다. 일부 구현에서, 상기 바늘은 뾰족한 선단에 가까운 상기 바늘의 본체 부분 주변으로 위치한 방사선비투과 물질을 더 포함한다. 일부 구현에서, 상기 방사선비투과 물질은 금 무늬를 포함한다. 일부 구현에서, 상기 방사선비투과 물질은 대략 200에서 대략 1000 마이크로인치 사이의 두께를 가진다.

일부 구현에서, 세장형 샤프트는 상기 바늘의 근위 단부에 위치한 중첩 영역 주변으로 유지되는 중합체 튜브를 포함한다. 일부 구현에서, 중합체 튜브는 중첩 영역 주변으로 리플로되는 연성의 열가소성수지를 포함한다. 일부 구현에서, 바늘은 원위 단부에서 근위 단부까지 대략 5cm 길이를 가지며, 중첩 영역은 대략 2cm의 길이를 가진다. 일부 구현에서, 로봇 시스템은 제2 구성에서 바늘의 원위 단부를 관형 자켓의 원위 단부를 지나 3cm까지 전진시키도록 구성된다. 일부 구현에서, 바늘은 원위 단부에서 근위 단부까지 대략 4cm 길이를 가지며, 중첩 영역은 대략 1cm의 길이를 가진다. 일부 구현에서, 로봇 시스템은 제2 구성에서 바늘의 원위 단부를 관형 자켓의 원위 단부를 지나 2cm까지 전진시키도록 구성된다. 일부 구현에서, 바늘은 1센티미터에서 6센티미터 사이의 길이를 가진다. 일부 구현에서, 중첩 영역은 0.5cm에서 3cm 사이의 길이를 가진다. 일부 구현에서, 로봇 바늘 생검 시스템은 중합체 튜브의 근위 단부와 결합된 압력 공급원을 더 포함하고, 로봇 시스템은 바늘의 내강과 유체 연통하는 중합체 튜브의 내부 표면에 의해 형성된 채널을 통과해 바늘의 원위 단부의 개구를 통해 압력을 제공하도록 구성된다.

일부 구현에서, 세장형 샤프트는 바늘의 근위 단부에 위치한 중첩 영역 주변에 유지된 중합체 튜브를 포함하고, 바늘의 근위 단부는 제1 나선형 채널 또는 절개를 포함하고, 튜브의 원위 단부는 제1 나선형 채널 또는 절개와 기계적으로 정합하도록 구성된 제2 나선형 채널 또는 절개를 포함한다. 일부 구현에서, 바늘의 근위 단부와 튜브의 원위 단부는 중첩 영역에서 기계적인 정합을 대신해 또는 추가적으로 유연 접착제로 유지된다. 일부 구현에서, 바늘의 근위 단부와 튜브의 원위 단부는 중첩 영역에서 나선형 채널을 통한 기계적인 정합 및/또는 접착제로 유지되는 것에 추가적으로 나사로 유지된다.

일부 구현에서, 세장형 샤프트는 바늘의 근위 단부에 위치한 중첩 영역 주변에 유지된 중합체 튜브를 포함하고, 상기 바늘은 상기 중첩 영역에 구성된 복수의 표면 특징을 포함하며, 상기 중합체 튜브는 상기 표면 특징 주변으로 리플로 된다. 일부 구현에서, 복수의 표면 특징은 그리트 블라스트 처리된 바늘 외부 표면을 포함한다. 일부 구현에서, 복수의 표면 특징은 바늘의 벽을 통해 각각 연장되는 레이저 절개 구멍을 포함한다.

일부 구현에서, 바늘은 대략 0.0015 인치 두께의 벽두께를 가진다. 일부 구현에서, 제어 시스템은 명령어를 저장하는 컴퓨터 판독가능 메모리와 바늘을 제1 구성과 제2 구성 간에 구동시키는 명령어로 구성된 한 개 이상의 프로세서를 포함한다.

일부 구현은 작업 채널을 포함하는 내시경을 더 포함하며, 상기 자켓은 작업 채널 안에 적어도 부분적으로 위치된다. 일부 구현에서, 내시경은 적어도 한 개의 작동 케이블을 포함하며, 상기 제어 시스템은 적어도 한 개의 작동 케이블 상에 장력(tension)의 변화를 감지하고, 상기 내시경의 원위 선단과 가까운 작업 채널의 곡선 부분을 통과하는 바늘의 경로로 인한 내시경의 원위 선단의 굴절 상태를 확인하고; 및 굴절 상태를 보상하기 위해 적어도 한 개의 작동 케이블 상의 장력을 조절하도록 더 설정된다.

또 다른 측면은 의료 기구 조립체에 관한 것으로, 근위 단부에서 원위 단부까지 연장되고 초탄성 합금으로 이뤄진 초탄성 샤프트를 포함하는 의료 기구 - 상기 초탄성 샤프트는 의료 기구의 원위 단부에서 근위 단부까지 적어도 어느 정도 연장됨 -; 상기 의료 기구의 근위 단부에 부착된 세장형 샤프트; 및 내부 채널을 포함하는 관형 자켓- 제1 구성에서, 상기 의료 기구의 원위 단부는 내부 채널 안에 위치되며 제2 구성에서, 상기 내부 채널을 통과하는 세장형 샤프트의 원위 움직임에 반응해서 의료 기구의 원위 단부는 상기 관형 자켓의 원위 단부를 지나 위치되는 의료 기구 임 - 을 포함한다.

일부 구현에서, 초탄성 합금은 니티놀을 포함한다. 일부 구현에서, 의료 기구는 원위 단부에 브러쉬(brush)를 포함한다.

일부 구현은 의료 기구의 원위 단부와 가까운 초탄성 샤프트의 주변에 위치한 방사선비투과 물질을 더 포함한다. 일부 구현에서, 방사선비투과 물질은 금 띠(band)를 포함한다. 일부 구현에서, 방사선비투과 물질은 적어도 200마이크로인치의 두께를 가진다.

일부 구현에서, 세장형 샤프트는 초탄성 샤프트의 근위 단부에 위치한 중첩 영역 주변으로 리플로된 중합체 튜브를 포함한다. 일부 구현에서, 중합체 튜브는 중첩 영역 주변으로 리플로 되기 전 또는 후에 원위 단부에 원뿔 부분을 포함한다. 일부 구현에서, 중합체 튜브는 연성 열가소성수지를 포함한다. 일부 구현에서, 초탄성 샤프트는 원위 단부에서 근위 단부까지 대략 5 센티미터의 길이를 가지며, 중첩 영역의 길이는 대략 2 센티미터이다. 일부 구현에서, 초탄성 샤프트는 원위 단부에서 근위 단부까지 대략 4 센티미터의 길이를 가지며, 중첩 영역의 길이는 대략 1 센티미터이다. 일부 구현에서, 초탄성 샤프트는 1 센티미터와 6 센티미터 사이의 길이를 가진다. 일부 구현에서, 중첩 영역의 길이는 0.5cm 에서 3cm까지이다.

일부 구현에서, 세장형 샤프트는 초탄성 샤프트의 근위 단부에 위치한 중첩 영역 주변으로 리플로된 중합체 튜브를 포함하고, 초탄성 샤프트의 중첩 영역에 형성된 복수의 표면 특징을 더 포함하고, 상기 중합체 튜브는 상기 표면 특징 주변으로 리플로 된다. 일부 구현에서, 상기 복수의 표면 특징은 그리트 블라스트 처리된 초탄성 샤프트 외부 표면을 포함한다. 일부 구현에서, 복수의 표면 특징은 초탄성 샤프트의 벽을 통해 각각 연장되는 레이저 절개 구멍을 포함한다.

일부 구현에서, 초탄성 샤프트는 관형이다. 일부 구현에서, 세장형 샤프트는 초탄성 샤프트의 근위 단부와 튜브의 원위 단부에 위치한 중첩 영역 주변으로 유지되는 중합체 튜브를 포함한다. 일부 구현에서, 초탄성 샤프트의 근위 단부는 제1 나선형 채널 또는 절개를 포함하고, 튜브의 원위 단부는 제1 나선형 채널 또는 절개와 기계적으로 정합하도록 구성된 제2 나선형 채널 또는 절개를 포함한다. 일부 구현에서, 초탄성 샤프트의 근위 단부와 튜브의 원위 단부는 중첩 영역에서 유연 접착제로 유지된다. 일부 구현에서, 초탄성 샤프트의 근위 단부와 튜브의 원위 단부는 중첩 영역에서 나사로 유지된다.

또 다른 측면은 의료 장치에 관한 것으로, 근위 단부에서 원위 단부까지 연장되고 초탄성 합금으로 이뤄진 초탄성 샤프트를 포함하는 의료 기구 - 상기 초탄성 샤프트는 의료 기구의 원위 단부에서 근위 단부까지 적어도 어느 정도 연장됨 -; 상기 의료 기구의 근위 단부에 부착된 세장형 샤프트; 내부 채널을 포함하는 관형 자켓- 제1 구성에서 상기 의료 기구의 원위 단부는 내부 채널 안에 위치되고 제2 구성에서, 상기 내부 채널을 통한 세장형 샤프트의 원위 움직임에 반응해서, 의료기구의 원위 단부는 상기 관형 자켓의 원위 단부를 넘어 연장하는 의료 기구 임 -; 및 핸들을 포함하고, 상기 핸들은 상기 자켓의 근위 단부에 결합된 원위 단부, 세장형 샤프트의 근위 단부와 결합된 내부 구동 부재, 가동식(movable) 그립, 및 사용자가 가동식 그립을 움직이면 그에 반응하여 내부 채널을 통해 세장형 샤프트의 원위 움직임을 작동하도록 구성된 적어도 한 개의 동작 전달(motion transmitting) 인터페이스를 포함한다.

일부 구현에서, 초탄성 물질은 니티놀을 포함한다. 일부 구현에서 의료 기구는 원위 단부에 브러쉬를 포함한다. 일부 구현에서, 의료 기구는 바늘의 근위 단부의 개구부터 바늘의 본체 부분을 통해 바늘의 원위 단부의 개구까지 연장된 내강으로 구성된 내부 표면을 가지는 바늘을 포함하고, 상기 내강과 원위 단부의 개구는 조직 생검을 취득하도록 구성된다.

본 개시 내용의 측면들은 이후 첨부 도면 및 부록과 함께 설명되며, 이는 도시를 위해 제공된 것으로 개시된 측면을 제한하려는 것이 아니며, 동일한 명칭은 동일한 요소를 나타낸다.
도 1A 및 도 1B는 본 명세서에 개시된 초탄성 바늘의 실시예를 도시한다.
도 2A 내지 도 2C는 본 명세서에 개시된 바늘 조립체의 다양한 구성을 도시한다.
도 3A 및 도 3B는 도 2A 내지 도 2C의 바늘 조립체가 수축 및 연장 구성에서 나타내는 초탄성 속성을 도시한다.
도 3C는 도 3A 및 도 3B의 스코프, 자켓, 튜브, 및 바늘의 단면도를 도시한다.
도 4A는 초탄성 바늘의 경로가 스코프를 통과하기 전후의 스코프 축 사이의 오프셋 각(offset angle)의 예를 비교해 도시한다.
도 4B는 스코프 밖으로 같은 거리만큼 배치된 개시된 초탄성 바늘과 전통적인 바늘 사이의 편향각을 비교해 도시한다.
도 5는 본 명세서에 개시된 바늘 조립체가 예시 조작기 핸들을 포함하는 실시예를 도시한다.
도 6은 본 명세서에 개시된 바늘을 작동하기 위한 로봇 수술 시스템의 구성도(schematic diagram)를 도시한다.
도 7은 본 명세서에 개시된 바늘을 이용해 조직 샘플을 취득하는 과정의 실시예의 흐름도(flowchart)를 도시한다.

서론

의료 시술은 작동자로부터 원격으로 위치된 예를 들어, 환자의 몸 안으로 삽입된 (가령, 투관침(trocars), 카테터, 내시경, 등과 같은) 채널을 통해 위치된 것과 같은 도구의 조작을 수반할 수 있다. 이러한 의료 시술의 일 예로, 경기관지 침흡인술(transbronchial needle aspiration, TBNA)이 폐암을 포함한 기관지 질환의 진단 및 병기 판정을 위해 최소 침습 기관지경 기술로써 사용될 수 있다. TBNA 기술은 연성 기관지경을 통해 생검 바늘을 조작하는 것을 수반할 수 있다. 예를 들어, 의사는 흉부 스캔을 사용해 생검이 되는 종괴(mass)의 위치를 식별하고 환자의 기도 내 종괴 쪽으로 기관지경의 포지셔닝(positioning)을 안내할 수 있다. 기관지경 작업 채널의 원위 단부가 기도 내 식별된 종괴와 가까이 위치되면, 생검 바늘을 포함하는 관형의 세장형 자켓이 작업 채널을 통해 샘플 채취 부위로 전진될 수 있다. 그 다음 자켓 밖으로 바늘을 연장해 표적 조직을 뚫을 수 있고 흡인을 적용해서 샘플 채취를 지원할 수 있다. 일반적으로, 샘플 채취는 튜브를 기관지경에 대해 전후로 움직여 바늘로 조직 부위를 반복적으로 찌르는 단계("디더링(dithering)"이라고 지칭됨)을 수반한다. 샘플 채취 후에, 바늘은 자켓 안으로 수축되고, 작업 채널을 통해 철수될 수 있다. 일부 시술에서, 샘플 분석은 TBNA 시술과 같은 방에서 및/또는 동시에 수행될 수 있으며, 상기 분석 결과에 따라 추가 TBNA 샘플 채취, 다른 조직의 채취 및/또는 치료가 수행될 수 있다.

TBNA를 포함한 기관지경 검사 기술은 폐의 말초 부분에 있는 종괴, 특히 예를 들어 약 8mm 이하로 아직 비교적 작은 종괴의 경우 접근하는데 어려움을 겪을 수 있다. 말초 부분에 있는 종괴의 샘플 채취는 특히, 종괴가 보다 쉽게 치료 가능하고 환자 신체 내 다른 곳으로 퍼지지 않을 수 있는 초기 단계 동안 악성 종괴를 진단하고 병기를 판정 하는 것을 어렵게 만든다. 예를 들어 바늘을 연성의 기관지경과 사용하는 데에 있어 어려움은 바늘이 목표 조직 부위까지 기관지경의 굴곡진 경로 사이로 조정될 수 있을 만큼 유연해야 하며, 또한 동시에 일직선으로 배치되고 목표 조직을 관통할 수 있을 만큼 경성이어야 하며, 추가로 바늘은 폐 말초 부분을 도달하기 충분한 거리를 가급적 일직선의 궤도로 배포되어야 한다.

유연성에 있어서, 기관지경은 환자의 기도 사이로 기관지경이 항행할 수 있도록 굽힘 반지름이 점점 더 최소화되고 있다. 경성에 있어서, 기관지벽 또는 종양 조직은 바늘의 침투에 상당한 저항력을 보일 수 있다. 일부 이전 접근법들은 이러한 요구사항에 대응하기 위해 플라스틱 쉬스의 원위 단부에 경성의 짧은 바늘을 사용해 바늘이 기관지 경을 통해 이동할 때 크게 휘어질 필요가 없도록 한다. 기존 바늘의 일 예시는 대략 7 mm 이하 길이의 경성 바늘이다 (도 4B의 예시 바늘(450) 참고). 하지만 전술한 비교적 짧은 바늘의 사용은 바늘이 직선으로 배포될 수 있는 거리, 즉 근위 단부가 작업 채널 안에 여전이 유지된 상태로 바늘이 작업 채널 밖으로 연장될 수 있는 능력을 제한한다. 이는 바늘의 범위를 제한함으로써 폐 말초에 또는 가까이 있는 조직의 채취 작업을 방해할 수 있다. 또한, 쉬스는 조직을 관통할 수 없기 때문에 바늘을 더 깊이 침투시키기 위해 조직 사이에 끼어서 조직을 편향시킨다면 환자 조직에 외상을 입힐 수 있다.

전술한 문제점들은 다른 것들과 더불어 본 명세서에 기술된 초탄성 바늘 조립체에 의해 일부 실시예에서 다뤄진다. 본 발명의 실시예는 초탄성 바늘에 관한 것이며, 보다 상세하게는 (가령, 일직선 또는 곡선과 같은) 형상이 미리 구성된, 기관지경의 굴곡진 경로 사이로 탄력적으로 구부러질 수 있고, 기관지경으로부터 배치될 때 기 구성된 형상으로 되돌아오며, 및 (허용 오차 이내로) 기관지경의 단부의 축을 따라 향상된 도달 거리 (가령, 일부 실시예에서 2 cm 이상의 거리)까지 배치될 수 있는 바늘에 관한 것이다. 개시된 초탄성 바늘은 배치가 되는 동안 바늘의 근위 부분, 바늘을 전달하는데 사용되는 스코프의 원위 단부, 및 스코프 안에 바늘을 포함하는 자켓의 원위 단부 사이에 중첩 영역을 유지함으로써 안정성과 정확성을 향상시키도록 구성된다. 개시된 바늘의 연장된 길이는 중첩을 허용함과 동시에 필요한 거리를 도달할 수 있도록 해주며, 개시된 초탄성 합금은 상기 연장된 바늘 길이가 스코프의 곡률을 통과할 수 있도록 허용한다. 또한, 개시된 바늘은 작업 채널을 통해 바늘이 전달되는 동안 스코프 선단에 스코프 선단 굴절을 감소시키며, 이는 조직 채취에 있어서 적절한 정확도를 제공한다. 뿐만 아니라, 개시된 바늘은 열린 내부 내강을 포함함으로써 흡인/음 및/또는 양 압력 기능을 포함한다. 따라서, 개시된 바늘은 폐 말초 부위 예를 들어, 더 작은 병변의 조직을 채취하는데 있어서 개선된 기능을 제공할 수 있다. 유익하게, 이는 의사가 말초 부위의 작은 악성 종괴를 초기 단계에서 진단하고 병기를 판정 할 수 있도록 허용한다.

개시된 시스템과 기술은 기관지경 바늘 생검 및 다른 내시경, 복강경 및/또는 카테터-전달 도구의 조작을 포함하는 그 외 적용에 있어서 장점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 개시된 바늘과 유사한 초탄성 샤프트가 예를 들어, 나사송곳(augers), 세포 브러쉬(cytology brushes) 및/또는 겸자와 같은 다른 종류의 의료 도구를 위해 제공될 수 있다. 후술되는 바늘의 치수는 초탄성 샤프트의 치수로 유사하게 적용될 수 있으며, 초탄성 샤프트는 내부에 내강이 있는 관형 샤프트로 이뤄질 수도 또는 그렇지 않을 수도 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 개시된 초탄성 샤프트는 본 명세서의 여러 부분에서 기관지경 생검 바늘의 사용을 배경으로 후술 되지만, 전술한 샤프트는 또한 개시된 이익을 제공하기 위해 다른 내시경 도구 및 다른 종류의 시술과 함께 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 본 명세서에 개시된 초탄성 의료 도구는 복강경 검사, 위장관 내시경 검사, 요도경 검사, 심장경 검사 및 연성 및/또는 곡선 스코프, 카테터 또는 튜브 (본 명세서에서 기술된 다양한 실시예를 간단히 설명하기 위해 집학적으로 내시경이라 지칭됨)를 통해 도구를 전달하는 그 외 시술을 포함하는 다른 종류의 시술에서 사용될 수 있다.

본 명세서에서 사용될 때, 용어 “초탄성”은 일반적으로 고상-고상 전이로 인해 적용된 압박에 대해 (가역적인) 탄성 반응을 하는 형상 기억의 기계식 종류를 지칭한다. 일부 경우에 초탄성 효과는 오스테나이트 상의 결정성 물질(crystalline material)에 임계 응력(critical stress)의 기계적인 하중이 실리고 마르텐사이트 상으로 상전이(phase transition)가 유발되는 지점인 마르텐사이트 변태 종료온도를 상회하는 특정 온도 범위 안에 있을 경우 유발된다. 이와 같은 하중이 실리면, 전술된 응력으로 유도된 상 생성으로 인해 초탄성 물질은 (예를 들어, 니티놀 최대 10%와 같은) 매우 높은 스트레인(strains)까지 역변태 할 수 있다. 하중이 제거되면, 마르텐사이트 상은 불안정해지고, 소재의 원래 형상을 되찾기 위해 역변태를 경험한다. 또한, 상기 소재가 이와 같은 역변태를 경험하고 초기의 형상을 회복하기 위한 온도의 변화는 요구되지 않는다. 니티놀은 니켈과 티타늄의 금속 합금으로 실온 정도의 온도 범위에서 초탄성 속성을 나타낸다. 초탄성 소재의 다른 예시로는 니켈 및 티타늄과 다른 원소들(Ni-Ti-Fe, Ni-Ti-Cr, Ni-Ti-Cu-Cr)의 합금, (가령, Fe-Ni-Co-Al-Ta-B 및 Fe-Mn-Al-Ni과 같은) 다결정 철합금(polycrystalline ferrous alloys), Cu-Al-Mn (CAM) 합금 및 Cu-Zn-Sn 합금을 포함한다. 개시된 초탄성 물질은 본 명세서에서 일직선 형상으로 형성 및 복원되는 바늘의 구현과 관련되어 설명되긴 하지만, 다른 구현에서 개시된 초탄성 물질로 만들어진 의료 도구가 곡선으로 된, 각이 있는 또는 그 외 다른 비직선 형상으로 복원되도록 형성될 수 있다는 것을 이해할 수 있다.

본 명세서에서 사용될 때, 스트레인은 일반적으로 원래 크기와 형상과 비교하여 물체가 경험하는 변태의 양을 지칭하고, 백분율로 나타낼 수 있다.

본 명세서에서 사용될 때, "원위"는 사용 중에 환자의 조직 부위에 가장 가깝게 위치한 스코프 또는 도구의 단부를 지칭하고, "근위"는 (의사 또는 로봇 제어 시스템과 같은) 작동자에게 가장 가깝게 위치된 쉬스 또는 도구의 단부를 지칭한다. 달리 말해, 본 명세서에서 자켓, 바늘 및/또는 로봇 시스템의 구성 요소들의 상대적인 위치는 작동자의 관점에서 기술된다. 본 명세서에서 사용될 때, 용어 "디더링"은 예를 들어, 조직 채취 동안에 생검 바늘과 같은 의료 기구의 전후 움직임을 지칭한다. 바늘의 디더링 움직임은 바늘의 자켓의 움직임과는 독립적이여서 디더링 동안 바늘의 자켓은 비교적 부동의 상태를 유지한다.

본 명세서에서 사용될 때, "대략"이라는 용어는 길이, 두께, 양, 기간 또는 그 외 측정 가능한 값의 측정 범위를 지칭한다. 이러한 측정 범위는 특정값에서 +/-10% 이하, 가급적으로 +/-5% 이하, 보다 가급적으로 +/-1% 이하 및 심지어 더 가급적으로 +/-0.1% 이하로의 분산을 포함하고 이러한 분산은 본 명세서에 개시된 장치, 시스템, 및 기술이 기능할 수 있는 한도 까지만 적절하다.

로봇 수술 시스템은 최소 침습 내시경 시술을 로봇식으로 수행하기 위해 내시경 기구들을 활용할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일부 구현들은 로봇식으로 안내되는 (완전히 자동화된 로봇 시스템이거나 일정 수준의 지원을 제공하는 로봇 시스템의) 의료 시술에서 유리하게 사용될 수 있는 초탄성 바늘을 포함하는 수술 기구와 시스템, 및 로봇 수술 시스템의 안내 하에 수행되는 의료 시술의 방법에 관한 것이다. 이러한 시스템에서, 로봇 암(arm)은 본 명세서에서 기술된 바늘의 연장, 디더링, 및/또는 수축을 제어하도록 구성될 수 있다. 이러한 작동을 위한 구동 신호는, 예를 들어, 입력 장치를 통한 사용자 입력 및/또는 컴퓨터 제어 수술 프로세스에 반응하여 로봇 수술 시스템에 의해 제공될 수 있다.

다양한 실시예가 도면들과 함께 도시를 목적으로 후술된다. 개시된 개념의 여러 다른 구현이 가능하며 개시된 구현에 따라 다양한 이점을 얻을 수 있다는 것을 이해해야 할 것이다. 본 명세서에는 참조를 위해 또한 여러 섹션의 위치파악에 도움을 주기 위해 항목들이 포함되어 있다. 이 항목들은 이에 대해 설명된 개념들의 범위를 한정 지으려는 의도가 아니다. 이러한 개념은 명세서 전반에 걸쳐 적용될 수 있다.

바늘 조립체 예시의 개요

도 1A 및 1B는 본 명세서에 설명되는 초탄성 바늘(120)의 실시예를 도시한다. 도1A는 바늘 조립체(100)의 두 개의 구성요소, 초탄성 바늘(120) 및 바늘(120)에 정합된 세장형 샤프트(110)를 보여준다.

바늘(120)은 얇은 벽의 튜브로 형성된다. 바늘(120)은 일부 실시예에서 음 (또는 양)압을 내부 내강(미도시)을 통해 전달할 수 있으며, 상기 내강은 바늘(120)의 근위 단부의 제1 구멍(121)에서 원위 단부(125)의 제2 구멍(124)까지 본체를 통해 연장된다. 일부 실시예에서 바늘은 약 0.0015인치의 벽두께를 가진다. 이 얇은 벽은 바늘의 연성을 강화하며 또한 유익하게 바늘의 내부 지름을 넓혀주어 더 많은 양의 생검 재료를 수집할 수 있게 한다. 바늘의 바깥 지름은 일부 구현에서 0.023 인치까지 될 수 있으며, 더 넓은 지름의 경우, 벽이 비현실적으로 얇아야 원하는 만큼의 연성을 유지할 수 있을 것이다. 바깥 지름이 작으면 더 두꺼운 벽을 가질 수는 있지만, 이런 바늘의 내부 내강은 적은 양의 생검재료를 수집할 수 있을 것이다. 상기 치수는 가능한 실시예를 위해 제공되는 것이며 본 발명에서 고려되는 실시예의 범위로 한정되지 않는 것을 이해해야 한다.

바늘(120)은 일부 구현에서 니티놀로 이루어질 수 있지만 다른 구현에서 한 개 이상의 다른 적합한 초탄성 물질이 사용될 수 있다. 니티놀은 니켈과 티타늄이 원자퍼센트상 거의 동일한 비율로 이루어진 니켈 티타늄 합금으로, 예를 들어 니켈 대 티타늄 비율은 0.92 에서 1.06 사이이다. 니티놀로 이뤄진 일부 실시예에서, 바늘(120)의 초탄성 물질은 가교 단순 입방 구조(interpenetrating simple cubic structure) (오스테나이트 상이라고 지칭됨)을 취하고 이 상에서 도1A에 도시된 일직선의 관형 형상으로 정해질 수 있다. 오스테나이트 상에서 니티놀이 약 -20 °C 에서 +60　°C 범위의 온도에서 외부 힘을 받으면, 니티놀은 마르텐사이트 상으로 상전이 뿐만 아니라 (가령, 기관지경을 통해 이동할 때 세로 축을 따라 휘어지는 것과 같은) 형상의 변화를 겪을 수 있다. 마르텐사이트 상에서 니티놀의 결정 구조(crystal structure)는 단사 구조(monoclinic structure)로 바뀌어, 원자 결합 파괴 없이 (가령, 슬립(slip) 또는 영구적인 변태 없이 원자 면(atomic plane)의 재배열과 같은) 쌍정 변태(twinning deformation)을 경험할 수 있는 능력이 생긴다. 니티놀은 이러한 방식으로 10% 스트레인까지 가역적으로 경험할 수 있다. 스트레인이 해제되면, 니티놀은 자동으로 오스테나이트 상으로 그리고 원래의 형상으로 복귀한다. 초탄성 니티놀의 경우 이러한 복귀는 형상 기억 니티놀과는 다르게 어떤 온도의 변화의 요구 없이 발생된다.

다른 구현에서, 오스테나이트-마르텐사이트, 고체-고체 상변태가 가능한 한 개 이상의 다른 적합한 초탄성 물질이 바늘(120)을 형성하는데 사용될 수 있다. 상술된 바와 같이, 전술한 물질은 니켈 및 티타늄과 다른 원소들(Ni-Ti-Fe, Ni-Ti-Cr, Ni-Ti-Cu-Cr)의 다른 합금, (가령, Fe-Ni-Co-Al-Ta-B 및 Fe-Mn-Al-Ni과 같은) 다결정 철합금, Cu-Al-Mn (CAM) 합금 및 Cu-Zn-Sn 합금을 포함한다. 따라서, 바늘(120)은 (1) 오스테나이트 상에서 일직선의 관형 형상을 갖춘 제1 고상(solid) 결정 구조, (2) 마르텐사이트 상에서 관형 형상의 (가령 구부림과 같은) 탄성 변형을 임계 스트레인 백분율까지 허용하는 제2 고상 결정 구조, 및 (3) 스트레인이 해제되면 어떠한 온도 변화를 요구하지 않고 마르텐사이트 상에서 오스테나이트 상으로 (및 따라서 원래의 일직선 관형 형상으로) 자동 복귀할 수 있는 능력을 갖춘 초탄성 소재로 형성될 수 있다.

세장형 샤프트(110)는 튜브로 형성되어 근위 단부(102)에 구멍(104)은 바늘(120)의 내강과 유체 연통하는 내부 내강(106)으로 이어진다. 흡인 또는 양 압력은 상기 구멍(104)을 통해서 적용되고 바늘(120)의 원위 구멍(124)를 통해 전달될 수 있다. 세장형 샤프트(110)는 예를 들어, HDPE(고밀도 폴리에틸렌(high density polyethylene))로 이뤄진 연성 중합체 단일 내강 압출(single lumen extrusion)과 같은 연성 열가소성수지 중합체일 수 있다. 다른 연성 열가소성수지가 다른 실시예에서 단독으로 또는 혼합이나 층으로 조합되어 사용될 수 있다. 예를 들어, 다중의 중합체가 서로 리플로되어 만들어진 튜브의 한 쪽 단부는 딱딱하고 다른 쪽 단부는 보다 유연하다. 일부 구현에서, 세장형 샤프트(110)는 와이어에 토크력(torqueing capability)을 제공하기 위해 열수축이 있는 편조 와이어(braided wire)로 형성될 수 있다.

세장형 샤프트(110)는 중첩 영역(130)에서 바늘(120)과 유지된다. 이는 일부 구현에서 (가령, 공기 밀폐 및 액체 밀폐와 같은) 유체 밀폐 연결일 수 있다. 세장형 샤프트(110)를 바늘(120)과 유지시키기 위해, 세장형 샤프트(110)의 일부 예시의 경우 중첩 영역(130)에서 바늘(120) 주변으로 리플로될 수 있다. 예를 들어, 맨드릴(mandrel)이 바늘(120)의 내강 안에 배치될 수 있으며, 세장형 샤프트(110)의 내강(106) 및 세장형 샤프트(110)는 중첩 영역(130)에서 바늘(120) 주변으로 위치될 수 있다. 맨드릴은 리플로 과정 동안 내강이 폐색되지 않도록 지원할 수 있다. 열수축은 적어도 세장형 샤프트(110)와 바늘(120)의 중첩 영역(130) 주변으로 위치될 수 있고 세장형 샤프트(110)의 물질을 녹이기 위해 열이 적용되어, 주변으로 리플로되고 바늘(120)의 외부 표면과 접착하게 만들 수 있다. 바늘(120)의 외부 표면은 접착력을 높이기 위해 중첩 영역(130)의 부분 또는 전체적으로 예를 들어, 그리트 블라스트나 샌딩 처리된 표면, 레이저 절개 에칭(etching)이나 스루홀(through-holes), 또는 다른 드릴 및/또는 절개 기술로 형성된 표면 에칭이나 구멍과 같은 표면 특징을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 중합체 세장형 샤프트(110)는 리플로 전 및/또는 후에 원위 단부에서 뿔 형상을 가질 수 있다. 뿔 형상은 바늘에서 튜브로 전이할 때 경사면 또는 매끄러움을 제공해 줄 수 있다.

다른 실시예에서 세장형 샤프트(110)와 바늘(120)은 전술한 리플로와 추가적인 또는 대신하는 다른 방식으로 접착될 수 있다. 예를 들어, 바늘(120)의 벽은 (가령, 미늘(barbs), 나선형 채널 등과 같은) 에치, 몰드 또는 절개 처리된 특징이 제공될 수 있고 세장형 샤프트(110)의 근위 단부는 바늘(120)의 미늘과 정합 및 결속(lock)될 수 있는 대응되는 특징을 갖기 위해 에치, 몰드 또는 절개처리 될 수 있다. 또 다른 예시로, 세장형 샤프트(110)는 벽 부분 안에 추가 내강을 가질 수 있고 바늘(120)에서 연장된 미늘이 이 추가 내강에 위치되어 접착제, 기계적인 정합 요소, 및/또는 리플로를 통해 유지될 수 있다. 다른 예시에서 (가령, 핀, 나사 등과 같은) 기계적인 파스너(fastener) 또는 (가령 실리콘 접착제와 같은) 유연 접착제가 사용되어 세장형 샤프트(110)와 바늘(120)을 결합시킬 수 있다. 또한, 일부 구현에서 세장형 샤프트(110)는 바늘의 근위 단부와 직접 연결되어 중첩 영역이 포함되지 않을 수 있다. 다른 접근방식은 두 개의 가열판이 리플로우를 수행하는 다이 접착(die bonding)을 사용할 수 있다.

일 디자인 예시에서, 바늘(120)은 적어도 3cm 거리를 직선으로 배포될 수 있어야 바람직하다. 예를 들어, 일부 내시경은 폐 대부분의 영역의 3cm까지 도달할 수 있기 때문에 상기 바늘(120)과 함께 사용되는 스코프는 도달하기 힘든 위치의 결절을 취득할 수 있게 된다. 또한 이러한 도달 거리를 통해 의사는 생검을 위해 스코프가 어떻게 위치 될지에 대한 여러 선택권을 가진다. 따라서, 바늘은 일부 실시예에서 적어도 3cm의 길이를 가질 수 있다. 다른 실시예에서 바늘은 가령 5cm에서 6cm 더 길 수 있는데, 원위 선단(125)이 3cm까지 연장되는 동안 스코프 안에 유지되는 "앵커(anchor)" 부분을 제공하기 위해서 이다. 이는 유익하게 바늘을 목표 조직 부위까지 직선으로 배치할 때 안정성을 제공할 수 있다. 따라서 다양한 실시예에서, 중첩 영역(130)의 길이는 2 내지 3cm일 수 있고 스코프의 작업 채널 안에 유지되도록 만들어진 앵커 부분을 형성 할 수 있고, 및 중첩 영역(130)을 넘어 원위 방향으로 연장되는 바늘(120)의 부분은 약 3cm내지 4cm길이일 수 있다.

일부 내시경 시술은 환자의 관강내 조직망 안에서 의료 기구의 항행을 지원하는 형광 투시법의 사용을 수반할 수 있다. 형광 투시법에서, x선 빛이 환자 조직을 투과할 수 있도록 x선 방사원이 제공된다. 상기 빛은 환자를 중심으로 x선 방사원과 반대 쪽에 위치한 스크린을 통해 수신될 수 있고, 결과 신호는 환자의 내부 구조를 도시하는 (예를 들어, 회색 음영 또는 가색상의) 이미지를 생성하는데 사용될 수 있다. 방사선비투과성은 특히 x선과 같은 전자기 복사(electromagnetic radiation)가 특정 물질을 투과할 수 없는 상대적 무능력을 지칭한다. X선 광자의 투과를 억제하는 물질을 방사선비투과성이라 지칭하고 방사선이 보다 자유롭게 투과하도록 허용하는 물질을 방사선투과성 또는 x선 투과성이라 지칭한다. 용어 "방사선비투과성"이 본 명세서에서 사용될 때 일반적으로 방사선 사진에서 상대적으로 짙게 나타나는 밀도가 낮은 물질에 비해 상대적으로 불투명한 흰색으로 나타나는 밀도가 높은 물질을 지칭한다. 니티놀 및 일부 다른 초탄성 물질은 x선 투과성 또는 방사선 투과성일 수 있어서 이러한 물질은 x선 사진이나 형광 투시법에서 거의 또는 전혀 보이지 않는다. 이는 형광 투시법 기반의 항행 시스템을 사용할 때 환자를 통과하는 바늘(120)의 항행을 어렵게 만들 수 있다.

따라서 바늘(120)의 일부 실시예의 경우 방사선비투과성 물질(123)이 뾰족한 선단과 원위 단부(125) 주변에 제공될 수 있다. 일부 예시에서 방사선비투과성 물질(123)은 바늘(120)의 원위 선단으로부터 3mm 떨어진 주변으로 위치될 수 있다. 상술된 바와 같이 방사선비투과성 물질은 x선 방사에 불투명하고 따라서 x선 사진이나 형광 투시법상에서 볼 수 있다. 이와 같이, 바늘(120)의 물질은 x선 투과성일지라도, 바늘의 항행은 방사선비투과성 물질(123)의 위치를 관찰함으로써 안내될 수 있다. 방사선비투과성 물질(123)을 원위 단부(125)에 가까이 (또는 점점 가늘어지는 또는 뾰족한 선단을 고려할 때 원위 단부(125)에 최대한 가까이) 제공하는 것은 유익하게 원위 단부(125)가 목표 조직 부위에 얼마나 가까이 있는지 나타낼 수 있다.

일 예시에서, 이러한 방사선비투과성 물질(123)은 얇은 금 띠로 구성될 수 있고 바늘(120)의 외부 표면 주변으로 유지될 수 있다. 일반적으로 원자 번호가 높은 원소들은 높은 방사선비투과성을 가지며 따라서 물질의 방사선비투과성은 높은 원자 번호의 원소 성분을 포함하는 물질의 원소 비율이 증가함에 따라 함께 증가한다. 다른 구현의 경우 텅스턴, 크로뮴-니켈 합금 (Cr-Ni)과 같은 귀금속을 함유하는 귀금속 및 합금, 방사선비투과성 세라믹, 및 방사선비투과성 열가소성수지와 같이 높은 원자 번호를 가진 원소의 높은 원소 성분을 포함하는 적합한 방사선비투과성 물질을 사용할 수 있다. 일부 실시예에서 방사선비투과성 물질(123)은 유연성 향상을 위해 여러 개의 블레이드(blades)로 형성될 수 있다. 가급적 선택된 방사선비투과성 물질은 살균가능하며 인간 조직에 무독성이다. 방사선비투과성 물질(123)은 예를 들어 바늘(120) 내 표면 에칭 또는 구멍을 제공하고 상기 에칭 또는 구멍을 방사선비투과성 물질(123)로 채우는 것과 같이 도시된 띠 외에 다른 형상과 위치가 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 일부 구현에서 방사선비투과성 물질(123)은 바늘(120) 내부에 유지될 수 있다.

도 1B에 도시된 바와 같이 바늘(120)은 원위 단부(125)에 뾰족한 선단(140)으로 이뤄질 수 있다. 뾰족한 선단(140)은 편평한 지면에 제1 각을 이루는 제1 구역(144)과 편평한 지면에 다른 각을 이루는 제2 구역(142)을 가지는 란셋(lancet) 디자인을 포함한다. 제2 구역(142)은 바늘(120)의 바깥 지름에서부터 시작해서 뾰족한 선단(140)의 단부까지 선형의 경사면을 제공한다. 바늘(120)의 지름은 방사선비투과성 물질(123)이 있는 지점에서 다시 커진다.

제1 힘, F_i는 바늘(120)의 선단을 환자의 조직 안으로 구동시키기 위해 필요한 초기 천공력(puncture force)을 나타낸다. 이 힘은 뾰족한 선단(140)의 영역을 따라 증가해, 바늘(120)의 바깥 지름에서 절정의 천공력, F_p에 도달할 수 있다. 방사선비투과성 물질(123)의 앞전(leading edge)을 조직안으로 삽입할 때 천공력은 칼라 통과력(collar passage force) F_c까지 또 한번 증가한다.

방사선비투과성 물질(123)의 두께는 방사선비투과성 정도 및 보다 두꺼운 환자 조직 안으로 삽입하기 위해 필요한 천공력의 증가 모두 영향을 줄 것이라는 것을 이해할 것이다. 금 띠를 사용하는 다양한 실시예에서, 금 띠의 벽은 상기 요소들 간에 바람직한 균형을 이루기 위해 500μin (마이크로인치) 내지 1000μin 범위 내 두께를 가질 수 있다. 일부 실시예는 적어도 200μin 두께를 가지는 방사선비투과성 물질(123)을 사용할 수 있다.

도 2A 내지 도 2C는 본 명세서에서 설명된 바늘 조립체(200)의 다양한 구성을 도시한다. 바늘 조립체(200)는 바늘(220), 중첩 영역(215)에서 바늘(220)과 결합된 샤프트(210), 및 자켓(225)을 포함한다. 바늘(220)과 샤프트(210)는 도1과 관련되어 상술된 바늘(120)과 세장형 샤프트(110)일 수 있다. 도시된 바와 같이 바늘(220)은 원위 선단(240) 가까이 유지되는 방사선비투과성 물질(230)을 포함한다. 자켓(225)은 일부 실시예에서 중합체 카테터 또는 튜브일 수 있고, 다른 실시예에서는 조향 가능한 채널일 수 있다. 작업 채널에 대한 바늘(220)의 센터링(centering)을 유지시키기 위해 자켓(225)의 바깥 지름은 스코프의 작업 채널의 내부 지름과 대체적으로 일치할 수 있다. 자켓(225)은 원위 선단 또는 그 가까이 방사선비투과성 물질로 된 띠를 포함할 수 있다.

도 2A는 바늘 조립체(200)의 수축된 구성(205A)을 도시한다. 수축된 구성(205A)에서, 바늘(220)의 원위 단부(240)는 자켓(225)의 원위 단부(235)에 또는 근위적으로 위치되고, 자켓(225)은 도시된 관형 샤프트(210)의 부분 주변을 감싼다. 하지만, 샤프트(210)의 근위 단부는 자켓(225)의 근위 단부를 지나 연장될 수 있어서 바늘(220)을 자켓(225)의 원위 구멍(245)을 통해 이하 후술되는 다른 구성들로 연장시키기 위해 자켓(225)에 대해 이동될 수 있다. 샤프트(210)의 내강(205)은 자켓(225)을 통과하여 연장된다. 일부 실시예에서, 완전히 수축된 구성에서 바늘(220)의 원위 단부(240)는 예를 들어, 자켓(225)의 원위 단부(235)로 부터 5mm 떨어진 위치와 같은 자켓(225) 내 특정 거리에 배치될 수 있다. 도 2A에 도시된 바와 같이, 중첩 영역(215)은 바늘(220)이 자켓(225)에 대해 중앙에 배치되도록 지원할 수 있다.

도 2B는 바늘 조립체(200)의 부분적으로 연장된 구성(205B)을 도시한다. 부분적으로 연장된 구성(205B)에서 샤프트(210)가 자켓(225)의 구멍(245) 안에 배치된 상태에서 바늘(220)의 원위 단부(240)는 자켓(225)의 원위 단부(235)를 지나 원위 방향으로 배치된다. 바늘(220)은 샤프트(210)의 원위 움직임을 통해 수축 구성(205A)에서 부분적으로 연장된 구성(205B)으로 구동될 수 있다.

도 2C는 바늘 조립체(200)의 완전히 연장된 구성(205C)을 도시한다. 완전히 연장된 구성(205C)에서 (가령, 중첩 영역(215)으로부터 원위 방향으로 위치하는 부분과 같이) 바늘(220)의 노출 부분(250)은 자켓(225)의 원위 단부(235)를 지나 원위 방향으로 배치되며 샤프트(210)의 중첩 영역(215)은 자켓(225)안에 적어도 부분적으로 위치된다. 일부 실시예에서, 바늘(220)의 노출 부분(250)은 자켓(225)과 동일 선상에 위치, 즉, 중첩 영역(215)의 원위 끝(245)이 자켓(225)의 원위 단부(235)에 위치될 수 있다. 도 2C에 도시되고 도 3C와 관련해 더 자세히 후술되는 바와 같이, 바늘의 완전히 노출된 길이(250)가 자켓의 원위 단부(235)를 지나 연장되더라도 중첩 영역(215)은 바늘(220)이 자켓(225) 안에서 중심점을 유지하고 따라서 자켓(225)이 스코프 안에 위치함으로써 스코프의 작업 채널 내에서 중심 및 앵커가 되도록 지원한다. 샤프트(210)의 원위 움직임을 통해 바늘(220)은 부분적으로 연장된 구성(205B)에서 완전히 연장된 구성(205C)로 구동될 수 있고, 샤프트(210)의 근위 움직임을 통해 완전히 연장된 구성(205C)에서 부분적으로 연장된 구성(205B)으로 구동될 수 있다.

상술된 바와 같이 일부 실시예에서 바늘(220)의 원위 선단(240)은 완전히 연장된 구성(205C)에서 자켓(225)의 원위 선단(235)을 지나 3cm 또는 2cm 내지 4cm 사이로 연장될 수 있다. 바늘(220)의 길이는 1 cm 내지 6 cm 사이일 수 있다. 중첩 영역(215)에서 바늘(220)의 근위 단부로 부터 0.5 cm 내지 3 cm의 거리가 중첩 될 수 있다. 바늘의 한 예시는 약 1cm 길이의 중첩 영역(215)과 약 2cm길이의 노출 바늘을 가진다. 또 다른 바늘의 예시는 약 2cm 길이의 중첩 영역(215)과 약 3cm길이의 노출 바늘을 가진다. 또 다른 바늘의 예시는 약 2 cm 길이의 중첩 영역(215)과 약 4 cm길이의 노출 바늘을 가진다. 긴 바늘은 스코프의 원위 선단으로부터 더 멀리 위치한 병변을 채취할 수 있는 능력이 향상 되지만 스코프의 굴곡진 경로 사이를 움직일 수 있는 능력이 감소될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 앞서 제공된 치수는 예시일 뿐이며 바늘 조립체의 적용 및 설계 요구사항에 따라 다른 치수가 적합할 수 있다는 것 또한 이해해야 한다.

도 3A 및 도 3B는 도 2A 내지 도 2C의 바늘 조립체(200)가 수축 및 연장 구성에서 초탄성 속성을 나타내는 것을 도시한다. 도 3A는 바늘 조립체(200)가 스코프(315)의 작업 채널(320) 안에 위치된 마르텐사이트 상태(300A)의 바늘 조립체(200)를 도시하고, 바늘 조립체(200)를 드러내기 위한 횡단면으로 도시된다. 바늘(220)은 원위 선단(240)이 자켓(225) 안에 있는 상태로 위치될 수 있다. 자켓(225)과 바늘(220)은 자켓(225)의 원위 단부(235)와 바늘(220)의 원위 단부(240)가 스코프(315)의 원위 단부(325)에 (또는 가까이) 위치될 때까지 스코프(315)의 작업 채널(320)을 통해 함께 전진 될 수 있다.

상술된 바와 같이, 마르텐사이트 상태(300A)에서 바늘은 가역적으로 변태하는 동안 특정 임계치까지의 스트레인을 겪을 수 있다. 도시된 바와 같이, 바늘(220)은 세로 축을 따라 두 개의 굴곡을 포함한다. 예를 들어, 마르텐사이트 상태(300A)에서 바늘(220)은 가역적으로 변태하는 동안 곡률 α의 반지름 주변으로 구부러질 수 있다. 일 예시에서 바늘(220)은 약 길이 5 cm, 벽 두께0.0015 인치 일 수 있고, 9-12 mm 이상의 반지름 주변으로 탄력적으로 구부러질 수 있다. 바늘(220)의 일부 예시들은 약 180도 굴곡까지 탄력적으로 변태할 수 있다. 이러한 변태는 바늘(220)을 포함하는 자켓(225)이 스코프의 작업 채널을 통해 삽입될 때 반복적으로 발생할 수 있다.

도 3B는 배치(300B) 상태의 바늘 조립체(200)를 도시한다. 도시된 바와 같이 조립체(200)는 여전히 자켓(225) 안에 위치된 바늘(220)의 부분(305)을 포함한다. 상기 부분(305)의 일부는 여전히 마르텐사이트 상태에서 곡률 α의 반지름 주변으로 변태되어 있다. 조립체(200)는 또한 "배치된" 즉, 자켓(225)의 원위 단부(235)를 넘어 연장된 바늘(220)의 부분(310)을 포함한다. 배치된 부분(310)은 자켓(225)의 굴곡으로 인한 스트레인을 더 이상 받지 않고, 그 결과 오스테나이트 상으로 복귀하고 따라서 곧게 펴진 상태다. 유익하게, 상기 자동 역변태는 바늘(220)이 스코프을 통해 급격한 굴곡 사이를 움직일 수 있으면서 여전히 스코프의 작업 채널 밖으로 세로축을 따라 대체로 일직선으로 배치될 수 있도록 해준다. 전술된 배치는 기 식별된 목표 조직 부위의 채취에 있어서 정확도를 높여준다.

또한, 도 3B에 도시된 바와 같이 바늘의 배치 동안 바늘(220)의 예시 부분(305), 샤프트(210), 및 자켓(225)를 스코프(315)의 작업 채널(320) 안에 유지함으로써 더 높은 안정성 및 정확성이 성취될 수 있다. 도 3B는 작업 채널(320) 내 바늘(220), 샤프트(210), 및 자켓(225)의 중첩을 특정 길이로 도시하지만, 상기 구성 요소의 어떠한 중첩이든 바늘(220)을 작업 채널(320) 안에 확실히 센터링시킴으로써 바람직한 안정성을 성취할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 도 3C는 스코프(315), 자켓(225), 샤프트(210) 및 바늘(220)의 횡단면(330)을 도시하고, 이는 도 3B의 부분(305)을 따라 안정성을 향상시키는 구성을 도시한다. 도시된 바와 같이, 자켓(225)의 외부 표면은 스코프(315)의 작업 채널(320)과 접촉하고 그에 의해 지탱되며, 자켓(225)의 내부 표면은 샤프트(210)의 외부 표면과 접촉하고 지탱해주며, 및 샤프트(210)의 내부 표면은 (가령 중첩 영역(215)에서) 바늘(220)의 외부 표면과 접촉하고 지탱해준다. 상기 정렬은 바늘(220)을 작업 채널(320)에 대해 중심에 놓이도록 함으로써 배치 동안 정확도를 향상시킨다. 도 3C의 구성 요소 간에 보이는 공백은 예시의 명확성을 위한 것이며 다양한 구현에서 중첩되는 구성은 공백 없이 조직될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 작업 채널(320)은 도시된 바와 같이 스코프(315)에 대해 중심에 놓이거나 또는 다른 실시예의 경우 중앙에 놓이지 않을 수도 있다.

도 4A는 초탄성 바늘(420)의 경로가 스코프를 통과하기 전후의 스코프 축 (410, 415) 사이의 오프셋 각 비교(400)를 도시한다. 바늘(420)은 상술된 바늘(120, 220)일 수 있고, 자켓(미도시)은 스코프(405)의 작업 채널 안에 위치된다. 도 4A의 묘사는 스코프(405)의 원위 단부의 두 위치 (405A, 405B)를 도시하고, 두 이미지는 각각 서로 위에 중첩시켜서 오프셋 각 비교(400)를 만든다. 바늘(420)이 스코프를 관통하여 삽입되기 전 찍은 제1 이미지에서, 스코프(405)의 원위 단부는 비편향 위치(405A)에 있고, 원위 선단의 근위쪽 스코프 부분은 곡선으로 작동되어 있다. 바늘(420)이 스코프(405B)를 관통하여 배치된 후 찍은 제2 이미지에서, 스코프(405)의 원위 단부는 편향된 위치(405B)에 있다. 비편향 축(410)을 나타내는 점선은 비편향 위치(405A)에 있는 스코프(405)의 원위 단부와 평행을 이루고 및 그로부터 연장되는 것을 묘사되고, 편향 축(415)을 나타내는 점선은 편향 위치(405B)에 있는 스코프(405)의 원위 단부와 평행을 이루고 그로부터 연장되는 것을 묘사한다. 상기 축들은

각 만큼 오프셋 된다. 상기 도시된 편향은 공중에서 경험되는 것이지만 환자 부위에서는 더 적은 편향을 경험할 수 있다는 것을 기억해야 한다. 예를 들어, 신체 안에 있는 동안에는 주변 조직이 스코프의 움직임을 제한하거나 또는 편향으로 인해 수술 부위가 상대적으로 움직이게 만들 수 있다.

도 4A에 도시된 예시에서, 곡선을 통해 직선인 원래의 형상으로 복귀하려는 초탄성 바늘(420)의 "스프링(spring)" 힘은 스코프의 원위 단부를 5.6도의

각 만큼 편향시킨다. 또 다른 스코프 예시에서,

각은 2도로 축소되었다. 일부 구현에서, 바늘 배치로 인한 스코프 선단의 허용 가능한 편향은 오차 범위 ±10도이며 여전히 목표 조직 부위의 정확한 채취를 허용한다. 도시하기 위해, 스코프의 원위 선단에 위치한 광학 장치를 통해 목표 조직 부위가 보일 수 있도록 스코프(405A)의 작업 채널이 위치되는 것을 고려해야 한다. 목표 병변의 크기와 스코프(405)의 원위 선단으로부터의 거리를 기초로, (편향 축(415)과 평행인) 스코프 선단 편향 후 바늘의 세로축의 각은 비편향축(410)으로부터 특정 범위 내 오프셋 될 수 있고 바늘(420)의 원위 선단은 여전히 목표 병변을 찌를 수 있다.

일부 실시예에서 스코프(405)는 조향가능하고, 편향은 스코프(405) 안에 다양한 풀 와이어 또는 작동 케이블에 대한 장력의 값을 바꿀 수 있다. 로봇 제어 시스템은 예를 들어 도 6과 관련해 상세하게 후술 되는 것과 같이, 장력의 이러한 변화를 감지할 수 있고 이를 사용해서 특정 풀 와이어 또는 작동 케이블에 더 큰 장력 또는 힘을 적용함으로써 스코프의 편향을 보상 할 수 있다. 일부 제어 시스템 구현의 경우 스코프를 비편향 위치(405A)에 가능한 가깝게 유지시키기 위해 장력의 변화를 보상 할 수 있다. 다른 제어 시스템 구현은 목표 조직 부위를 채취하기 위해 허용된 각을 초과하는 편향 각

에 상응하는 기결정된 범위 밖의 모든 다른 장력 변화를 보상 할 수 있다. 자동 제어 방식의 대안으로, 다른 실시예들의 경우 의사의 스코프 조정을 기초하여 편향을 바로잡을 수 있다.

도 4B는 스코프(405) 밖으로 배치된 상태의 개시된 초탄성 바늘(420)과 전통적인 바늘(450) 사이의 편향각 비교(425)를 도시하고, 두 바늘은 모두 스코프의 원위 단부로부터 동일한 거리(445)까지 배치된다. 전통적인 바늘(450)은 (가령, 7mm까지의) 짧고 도관(conduit)(455)에 유지된 스테인리스강 튜브이다. 본 예시에서 거리(445)는 스코프(405)의 선단으로부터의 4cm이다. 편향각 비교(425)는 동일한 비편향 위치에 있는 동일한 스코프(405)로 부터 두 바늘(420, 450)을 연장하고, 연장된 각 바늘의 이미지를 캡쳐하고, 그 다음 비교(425)를 도시하기 위해 상기 이미지를 중첩시키는 것을 수반한다.

스코프(405)의 축(430)을 나타내는 점선은 스코프(405)의 원위 단부와 평행하며 그로부터 연장되도록 도시된다. 본 발명의 바늘(420)의 축을 나타내는 점선(435)은 바늘(420)로부터 연장되도록 도시된다. 전통적인 바늘(450)의 축을 나타내는 점선(440)은 바늘(450)로부터 연장되는 것을 묘사한다. 도시된 바와 같이, 바늘(450)의 축(440)은 스코프 축(430)으로부터

각 만큼 오프셋되고 바늘(420)의 축(435)은 스코프 축(430)으로부터 γ각 만큼 오프셋된다. 도시된 각 비교(425) 예시에서, 바늘(450)의 축(440)과 스코프 축(430) 사이의 오프셋 각

는 8.1도이고 바늘(420)의 축(435)과 스코프 축(430) 사이의 오프셋 각 γ는 1.8도이고, 오차범위는 ±0.5도이다. 따라서, 개시된 초탄성 바늘(420)은 전통적인 바늘(450)과 비교해서 감소된 편향을 나타낸다.

도 5는 본 명세서에서 설명된 바늘 조립체(500)가 조작 핸들(505) 예시와 결합된 실시예를 도시한다. 바늘 조립체(500)는 바늘(556), 바늘(556)과 접착 또는 다르게 유지된 (가령, 중합체 튜브와 같은) 세장형 샤프트(554), 샤프트(554)와 바늘(556) 주변으로 적어도 부분적으로 위치된 자켓(550) 및 핸들(505)을 포함한다. 도 5의 관점에서, 핸들(505)의 부분은 내부 구성 요소를 드러내기 위해 단절되어 도시된다.

바늘(556)은 예를 들어 니티놀과 같은 초탄성 물질로 이뤄질 수 있고, 상술된 바와 같이 중첩 영역에서 리플로우를 통해 중합체 튜브와 접착될 수 있다. 다양한 실시예에서, 바늘(556)은 바늘(100, 220, 420)일 수 있고, 샤프트(554)는 세장형 샤프트(110, 210)일 수 있으며, 및 자켓(550)은 자켓(225)일 수 있다. 도시된 바와 같이, 자켓(550)은 핸들(505)의 원위 구멍(541)으로부터 스트레인 해제를 통해 연장되고, 다양한 구성에서 샤프트(554)와 바늘(556)의 일부 또는 전부를 포함할 수 있다. 샤프트(554)는 핸들(505)의 유체 커플링(fluid coupling)(535)의 근위 구멍과 바늘(556)의 원위 단부(559) 사이의 적어도 일부의 유체 경로를 제공하는 내부 내강(552)을 포함한다. 바늘(556)은 조직 샘플을 취득하기 위해 구성된 흡인 바늘과 같은 생검 바늘이거나 조직 부위까지 약제를 전달하도록 구성될 수 있고, 및 방사선비투과성 물질의 띠(558)가 원위 단부(559) 가까이 제공될 수 있다.

핸들(505)은 케이스(casing)(510), 작동 슬리브(520), 구동 부재(driving member)(530), 및 유체 피팅(fluid fitting)(535)을 포함한다. 핸들(505) 및 개시된 초탄성 의료 도구의 움직임을 구동하기 적합한 그 외 핸들의 다양한 예시는 2018년 3월 27일에 "샤프트 작동 핸들(SHAFT ACTUATING HANDLE)"이라는 제목으로 출원된 미국 특허 가출원 제 15/937,516호에서 설명되고, 상기 발명은 참조로써 본 명세서에 병합된다. 자세하게 후술되는 바와 같이, 구동 부재(530)는 작동 슬리브(520)의 다양한 움직임 양상으로 핸들(505)의 세로 축을 따라 선형으로 구동될 수 있다. 바늘(556)에 부착된 샤프트(554)는 구동 부재(530)의 리세스(recess)(537) 안에 예를 들어, 접착제를 통해 접착시킴으로써 유지될 수 있다. 따라서, 구동 부재(530)의 선형 움직임은 샤프트(554)를 통해 바늘(556)로 전달될 수 있어서, 핸들(505)의 조작을 통해 바늘(556)을 자켓(550)으로부터 연장 및 수축시킬 수 있다. 일부 실시예에서 핸들(505)이 여러 다른 도관 및 도구와 용이하게 사용될 수 있도록 리세스(537)는 대응되는 샤프트(554)의 특징과 기계적으로 정합하도록 구성될 수 있다. 따라서, 일부 실시예에서 핸들(505)은 살균 및 재사용 가능하지만 도관, 바늘 및 자켓은 일회용일 수 있다. 다양한 다른 실시예에서 전체 기구(500)는 전체적으로 살균 및 재사용이 가능하거나 또는 일회용 단일 유닛으로 설계될 수 있다.

작동 슬리브(520)는 작동자의 작동을 용이하게 하기 위해 회전 휠 그립(524) 및 플런저 그립(plunger grip)(522)을 포함할 수 있다. 작동자는 회전 휠 그립(524)을 회전(560) 시킴으로써 자켓(550)에 대한 바늘(556)의 움직임을 구동시킬 수 있으며, 이로 인해 작동 샤프트(520)는 핸들(505)의 세로축을 중심으로 회전될 수 있다. 한 방향으로 회전(560) 시 바늘(556)을 자켓(550)으로부터 연장시킬 수 있다. 다른 방향으로 회전 시 바늘(556)을 다시 자켓(550)안으로 수축시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 자켓(550)이 목표 조직 부위 가까이 전진되는 동안 바늘은 예를 들어 도 2A 및 도 3A에 도시된 것과 같이 초기 수축된 구성으로 위치될 수 있다. 회전(560)은 바늘의 원위 단부(559)가 조직에 도달하거나 또는 조직을 찌를 때까지 원위 단부(559)를 자켓(550) 밖으로 전진시키기 위해 제어 및/또는 점증 방식으로 사용될 수 있다. 플런징 동작(565)은 작동자가 플런저 그립(522)에 힘을 가하면 한 방향으로 구동될 수 있고 일부 실시예에서 힘을 해제하면 편향 요소에 의해 반대 방향으로 구동될 수 있다. 이러한 양상은 바늘(556)이 원하는 거리만큼 연장된 후 예를 들어, 조직 샘플을 취득하기 위해 디더링을 할 때 유용할 수 있다.

작동 슬리브(520)는 예를 들어, 캠 인터페이스(cam interface)를 통하여 구동 부재(530)와 결합되어 작동 슬리브(520)의 회전 또는 플런징 움직임을 구동 부재(530)로 전달해 핸들(505)의 세로축을 따라 선형으로 움직이도록 할 수 있다. 구동 부재(530)의 움직임은, 결국 샤프트(554)와 구동 부재(530) 사이에 결합 및 샤프트(554)와 바늘(556) 사이의 접착을 통해 바늘(556)로 전달된다. 유익하게, 회전(560)과 플런징(565) 동안 유체 피팅(535)은 핸들(505)의 케이스(510)에 대해 부동의 상태를 유지할 수 있다.

유체 피팅(535)는 예를 들어, 루어 락(Leur lock)과 같이 스레드 커넥터(threaded connector)일 수 있고 대응되는 흡인 장치의 스레드 커넥터에 유지될 수 있다. 유체 피팅(535)을 케이스(510)에 유지시킴으로써 흡인 장치가 유체 피팅(535)에 유지되어 있을 때 안정성에 있어서 장점을 제공해 줄 수 있다. 유익하게, 회전(560) 및 플런징(565) 동안 유체 피팅(535)은 핸들(505)의 케이스(510)에 대하여 부동의 상태를 유지할 수 있다. 도시된 바와 같이, 샤프트(554)의 근위 부분(536)은 일부 구현에서 하나의 코일 튜빙(coiled tubing)을 포함할 수 있다. 이는 유체 피팅(535)이 케이스(510)에 대하여 고정될 수 있도록 해주며 동시에 근위 핸들 부재(530)의 나선형 동작을 수용하는 유연한 유체 경로를 제공한다. 예를 들어, 근위 부분(536)은 코일된 HDPE 튜빙일 수 있고, 일부 실시예에서 이는 접착 리세스(537)로부터 근위 방향에 위치한 샤프트(554)의 일부일 수 있다.폴리올레핀 열수축(polyolefin heat shrink)의 슬리브가 일부 구현에서 코일 튜빙을 유체 피팅에 유지시키기 위해 사용될 수 있다.

도시된 작동 슬리브(520)와 그립(524, 522)은 사용자가 바늘(556)의 미세 제어 연장 및 빠른 디더링 모두를 작동시키기 위한 구조의 한 예시를 나타낸다. 다른 실시예에서, 예를 들어, 핸들(505) 상에 제공된 회전가능한 바퀴에 의해 구동되는 랙과 피니언(rack and pinion) 또는 핸들(505) 상에 제공된 슬라이드 가능한 탭과 같이 또 다른 적절한 구동 메커니즘이 구동 부재(530)과 결합될 수 있다. 상술된 대안의 작동 메커니즘은 단독 또는 플런저 종류의 디더링 인터페이스와 함께 사용될 수 있다. 핸들(505)은 초탄성 바늘의 배경에서 설명 되었으나 다른 예시의 경우, 본 명세서에서 설명한 것과 같은 다른 초탄성 의료 도구를 제어하기 위해 사용될 수 있다.

로봇 수술 시스템 예시의 개요

도 6은 본 명세서에 기술된 바늘 조립체(605)를 작동시키는 로봇 수술 시스템(600)의 구성도를 도시한다. 바늘 조립체는 자켓(630), 바늘(635), 및 바늘에 연결된 관형 세장형 샤프트(640)를 포함하며, 전술된 바늘 조립체(200)일 수 있다. 다른 실시예에서, 로봇 시스템(600)은 샤프트(640)를 작동하기 위해 예를 들어, 도 5와 관련해 설명된 핸들(505)과 같은 핸들과 대신 인터페이스 할 수 있다. 다른 실시예들은 샤프트(640)와 자켓(630)의 근위 단부와 접착된 지지 부재와 인터페이스 할 수 있다.

예시 로봇 시스템(600)은 바늘 조립체(605)를 위치시키고, 포지셔닝을 유지하도록 구성된 관절식(articulated) 암(610)을 포함한다. 암(610)의 원위 단부에는 흡인 제어 또는 치료제 투여를 위한 제1 그립 부분(625)과 샤프트(640)와 자켓(630)을 각각 수용하고 유지시키기 위해 열릴 수 있는 두 개의 추가 그립 부분(615, 620)을 포함한다. 제1 그립 부분(625)은 샤프트(640)의 근위 단부에 부착되기 위한 부압 (또는 정압) 및/또는 치료제 압력원(655)을 쥐고 제어하는 한 개 이상의 액추에이터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 그립 부분(625)은 예를 들어, 주사기(syringe)와 같은 압력원(655)을 부착하기 위한 제1 액추에이터와 주사기의 플런저를 로봇식으로 제어하기 위한 제2 액추에이터를 포함할 수 있다. 제2 그립 부분(615)은 자켓(630)의 부동의 포지셔닝을 유지할 수 있다. 제3 그립 부분(620)은 샤프트(640)의 근위 단부를 근위 및 원위 방향으로 움직여서 바늘(635)을 자켓(630)의 안팎으로 움직이고 및/또는 본 명세서에 설명된 디더링 동작 효과를 주도록 설정될 수 있다. 제3 그립 부분(620)의 다른 실시예에서는 핸들의 휠 또는 그립을 회전시킴으로써 본 명세서에서 설명된 핸들의 회전 및/또는 플런징 양상에 영향을 주도록 설정할 수 있다. 그립 부분(615, 620, 625)은 한 개 이상의 모터와 적절한 작동 메커니즘에 의해 구동될 수 있다.

로봇 수술 시스템(600)은 프로세서(들)(645)과 메모리(650)를 포함할 수 있다. 메모리(650)는 로봇 수술 시스템(600)의 다양한 구성 요소의 작동을 위한 명령어뿐만 아니라 수술 절차 동안 생성되고 사용되는 데이터를 저장할 수 있다. 프로세서(들)(645)은 상기 명령어를 실행하고 전술된 데이터를 처리해서 시스템(600)을 작동시킬 수 있다. 로봇 수술 시스템(600)의 메모리 안에 저장된 명령어의 일 예시는 이하 후술되는 도 7의 조직 채취 방법에서 구현된다.

예를 들어, 메모리(650)는 바늘 및/또는 중첩 영역의 길이 관련 데이터뿐만 아니라 예를 들어 도 3B 및 3C에 도시된 바와 같이 바늘(220), 샤프트(210), 자켓(225) 및 스코프(315)의 작업 채널(320) 간에 중첩 부분을 배치 동안 유지하면서 바늘의 원위 단부를 자켓의 원위 단부로부터 원하는 거리만큼 위치시키기 위해 바늘을 자켓으로부터 연장시키는 것과 관련된 명령어를 저장할 수 있다. 프로세서(들)(645)은 상기 명령어들을 실행해서 시스템(600)이 본 명세서에서 설명한 바와 같이 바늘을 안정적이고 정확한 방식으로 연장하도록 작동시킬 수 있다. 예를 들어, 프로세서(들)(645)은 상기 명령어를 실행해서 바늘이 연장되는 동안 또는 그 후에 자켓과 작업 채널/내시경 중 하나 또는 둘 다에 대하여 바늘과 샤프트의 중첩 영역의 포지셔닝을 로봇 시스템이 모니터 하도록 만들 수 있다. 일부 실시예에서, 명령어는 로봇 수술 시스템(600)이 상기 중첩이 제거될 수 있는 기 설정된 지점보다 바늘을 더 연장시키지 않도록 막을 수 있다. 다른 실시예에서, 추가 연장 시 상기 중첩이 제거되는 상황에서 명령어는 로봇 수술 시스템(600)이 로봇 수술 시스템(600)의 작동자에게 경고를 주게끔 하지만, 작동자가 계속해서 바늘의 연장을 구동하도록 허용할 수 있다.

일부 실시예에서, 프로세서(들)(645)은 메모리(650)에 저장된 명령어를 실행해서 로봇 수술 시스템(600)이 (작업 채널(320)을 통해 바늘 조립체(200)를 삽입하는 동안 또는 그 전에) 자동으로 스코프(315)를 위치 시켜서 본 명세서에 설명된 중첩 부분을 유지하면서 바늘(220)이 목표 조직 부위까지 연장될 수 있도록 한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 프로세서(들)(645)은 메모리(650)에 저장된 명령어를 실행하여 상기 시스템(600)을 이용해 내시경 포지셔닝을 구동하는 사용자를 위해 로봇 수술 시스템(600)이 포지셔닝에 관한 추천을 출력하도록 한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 프로세서(들)(645)은 메모리(650)에 저장된 명령어를 실행하여 스코프가 전술된 포지셔닝으로 구동되면 로봇 수술 시스템(600)이 사용자에게 경고를 출력하도록 할 수 있다.

상술된 바와 같이, 스코프의 선단 가까이 곡선을 통과하는 바늘의 경로로 인한 스코프 선단의 편향은 스코프의 작동 케이블의 장력을 통해 모니터 되고 보상될 수 있다. 전술된 바와 같이, 한 실시예에서 메모리는 (1) 스코프 선단 편향을 감지하기 위해 케이블의 장력을 모니터링하고 및 (2) 감지가 되면 특정 스코프 편향 상태에 대해 보상하기 위해 적용할 장력 값을 결정하는 명령어를 저장할 수 있다. 예를 들어, 스코프의 선단이 위치되면, 명령어는 작동 케이블의 모든 장력 변화 또는 임계치 수준 이상의 모든 변화에 대한 모니터링을 포함할 수 있다. 명령어는 (가령, 스코프 선단 곡선의 곡률의 반지름 안에 스코프를 따라 위치된 케이블(들) 같은) 특정 케이블을 더 식별해서 특정 케이블의 장력의 증가를 모니터할 수 있고, 및/또는 (가령, 곡률의 반지름 밖에 스코프를 따라 위치된 케이블(들)과 같은) 특정 케이블을 식별해서 특정 케이블의 장력의 감소를 모니터 할 수 있다. 명령어는 또한 예를 들어, 바늘의 원위 단부가 스코프 선단을 접근하는 시점부터 바늘이 스코프로부터 배치되기까지의 기간과 같은 특정 기간 동안 장력의 변화를 모니터하고 보상하기 위해 타이밍 매개변수 및/또는 바늘 항행 시스템으로부터의 입력값을 포함할 수 있다. 바늘(635)이 조직 안까지 최소 침습적 직선 경로를 유지 하기 위해 타이밍 매개변수는 바늘(635)이 조직을 침투하는 동안에는 로봇 수술 시스템(600)이 장력 변화에 보상하기 위해 스코프 선단 곡률을 조정하지 말아야 한다는 것을 추가로 명시할 수 있다. 스코프 편향 감지 및 보상은 일부 실시예에서 스코프의 항행을 제어하도록 설정된 추가 로봇 시스템에 의해 도시된 시스템(600)과 더불어 또는 그를 대신해 수행될 수 있다.

도시되지 않았지만 로봇 수술 시스템(600)은 예를 들어 수술 기구의 움직임을 제어하기 위해 사용자 입력을 수신하는 한 개 이상의 (가령, 조이스틱, 핸들, 컴퓨터 마우스, 트랙 패드 및 동작 감지 시스템과 같은) 입력 장치, 개시된 바늘의 움직임을 실행하는 기구 드라이버, 디스플레이 스크린 등과 같은 다른 구성요소를 포함할 수 있다. 로봇 수술 시스템(600)은 초탄성 바늘의 배경에서 설명 되었으나 다른 예시의 경우, 본 명세서에서 설명한 것과 같은 모든 종류의 의료 시술에서 사용되는 다른 초탄성 의료 도구를 제어하기 위해 사용될 수 있다.

사용되는 예시 방법의 개요

도 7은 본 명세서에 기술된 바늘, 예를 들어, 상술된 바늘(120, 220, 420, 556, 635)을 사용해 조직 샘플을 취득하는 프로세스(700) 실시예의 흐름도를 도시한다. 프로세스(700)는 예들 들어, 도 5에 도시된 것과 같은 핸들(505)을 통해 바늘에 유지되는 튜브를 수동으로 조작하는 인간 작동자, 자율적으로 또는 인간 작동자의 지시에 따라 튜브를 기계적으로 조작하는 (상술된 시스템(600)과 같은) 로봇 제어 시스템 작동자 또는 그 둘의 조합에 의해 구현될 수 있다. 기관지경 검사에서 조직 샘플을 채취하기 위한 바늘을 제어하는 환경을 예시로 설명되었으나, 프로세스(700)의 변이가 다른 초탄성 의료 도구를 사용하여 및 본 명세서에 설명된 다른 종류의 의료 시술에서 구현될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

블록(705)에서, (가령, 인간 작동자 또는 자율 수술 로봇과 같은) 작동자는 바늘(120, 220, 420, 556, 635)을 포함하는 자켓(225, 550, 630)을 환자의 조직 부위 가까이 예를 들어, 바늘 또는 자켓 안에 다른 의료 기구의 도달 거리 이내로 위치시킬 수 있다. 상술된 바와 같이, 바늘의 원위 선단(125, 240, 559)이 자켓의 원위 단부(235)가 있는 위치 또는 그와 가깝도록 위치될 수 있고 세장형 샤프트(110, 210, 554, 640)는 바늘의 근위 단부로부터 자켓을 통해 연장될 수 있다. 자켓은 일부 실시예에서 기관지경과 같은 내시경의 작업 채널을 통해 삽입될 수 있다. 세장형 샤프트는 일부 실시예에서 자켓에 대한 샤프트의 선형 움직임을 구동하기 위해 핸들 (505)과 결합될 수 있다.

상술된 바와 같이, 일부 구현에서 바늘(220)이 자켓(225)으로부터 기 식별된 목표 조직 부위까지 연장될 때, 바늘의 근위 부분, 샤프트(210)의 원위 부분 및 자켓(225)의 원위 부분이 내시경의 작업 채널(320) 안에 중첩 위치(305)에 남아 있도록 시스템(600)은 자동으로 내시경(315)을 위치시킬 수 있다. 일부 구현에서, 시스템(600)은 시스템(600)의 사용자를 위해 전술된 중첩 포지셔닝을 유지하는 것에 관한 추가적 또는 대안적인 안내를 제공할 수 있다. 예를 들어, 시스템(600)은 자켓(225)이 내시경(315)의 작업 채널(320) 안에 위치한다는 것을 결정할 수 있고, 바늘(220)의 구동 동안 또는 그 후에 바늘(220)과 샤프트(210) 간에 중첩 영역(215)이 여전히 자켓(225) 안에 적어도 부분적으로 위치한다는 것을 추가로 결정할 수 있다. 또 다른 구현에서, 시스템(600)은 바늘(220)이 구동되는 동안 또는 그 후에 중첩 영역(215)이 여전히 내시경(315)의 작업 채널(320) 안에 적어도 부분적으로 위치한다는 것을 결정할 수 있다. 일부 예시에서, 전술된 결정은 예를 들어 바늘 조립체(200)가 스코프(210)를 통과한 거리를 나타내는 로봇식 위치 데이터를 기초하는 것과 같이 시스템(600)의 피드백을 기초해서 내려질 수 있다.

블록(710)에서, 작동자는 바늘(220)과 결합된 샤프트(210)를 원위 방향으로 움직여 바늘(220)의 원위 단부가 자켓(225)을 통과해 전진하도록 구동시킬 수 있다. 상술되고 및 도5의 예시에 도시되었듯이, 이는 예를 들어, 회전 그립(522)과 같은 핸들의 회전 양상의 작동을 수반할 수 있다. 전술된 양상의 작동은 작동자가 바늘의 원위 선단을 자켓의 원위 단부 밖으로 연장할 때 정밀하게 제어할 수 있도록 해준다. 일부 시술에서, 이는 바늘이 환자의 조직을 뚫을 때까지 바늘의 원위 선단을 연장하는 것을 수반할 수 있다. 다른 구현에서 튜브는 전술된 핸들을 이용해서 또는 이용하지 않고 로봇 수술 시스템(600)의 기구 드라이버에 의해 전진될 수 있다. 상술된 바와 같이, 블록(710)은 바늘의 근위 부분, 튜브의 원위 부분, 및 자켓의 원위 부분 간에 중첩을 내시경의 작업 채널 안에 유지시키기 위해 수행될 수 있다. 전술된 중첩은 바늘을 작업 채널에 대하여 중심에 유지함으로써 바늘 배치의 정확도를 높여줄 수 있다.

일부 구현은 처음에 블록(705 및/또는 710)을 "빠른 모드"에서 수행하여 바늘(220)을 빠르게 스코프(315)의 원위 단부(325)로부터 기 설정된 거리까지 위치시키고, 그 후에 인간 작동자가 수동으로 (핸들(505)을 통해 또는 시스템(600)을 통한 작동으로) 바늘(220)의 추가 연장을 제어할 수 있다. 일부 구현은 예를 들어 (조직 부위 주변에 생성된 전자기장 안에 배치된 바늘 및/또는 스코프 상에 전자기(EM) 센서와 같은) 위치 센서를 통해 바늘(220)의 위치를 추적함으로써 완전히 자동 모드로 작동하여 시스템(600)이 바늘(220), 스코프(315) 및 조직 부위의 상대적인 위치를 결정할 수 있다.

블록(715)에서, 작동자는 바늘의 원위 단부가 표적 조직 부위에 위치하는지를 결정할 수 있다. 일부 구현에서, 의사는 조직 부위의 이미지 또는 비디오를 내시경 작업 채널 원위 단부에 있는 촬상 장치를 통해 볼 수 있고 바늘이 목표 조직 부위에 또는 그 안에 위치한다는 것을 시각적으로 확인할 수 있다. 예를 들어, 이는 형광 투시법을 통해 성취될 수 있고 의사는 바늘의 위치를 파악하기 위해 방사선불투과성 물질(123, 230, 558)의 위치를 볼 수 있다. 일부 구현에서, 의사는 상기 결정을 내리기 위해 예를 들어, 로봇 기관지경 항행 시스템의 출력으로 환자 조직 부위에 대한 기구 포지셔닝의 렌더링 또는 모델을 볼 수 있다. 일부 구현에서 블록(715)은 자동화된 이미지 분석 및/또는 항행을 통해 프로그램적으로 수행될 수 있다.

블록(720)에서, 작동자는 바늘을 이용해 조직 샘플을 취득할 수 있다. 상술되고 도 5의 예시에서 도시된 바와 같이, 이는 예를 들어 플런징 그립(522)과 같은 플런징 양상으로 작동되는 디더링 동작을 수반할 수 있다. 또한, 이는 예를 들어 유체 피팅(535)을 통해 부압원을 튜브의 근위 단부와 결합하는 것을 수반할 수 있다.

블록(725)에서 작동자는 바늘의 원위 단부를 자켓안으로 철수시키기 위해 예를 들어 회전 동작 인터페이스를 통해 튜브를 근위 방향으로 움직일 수 있고, 자켓은 환자의 조직 부위로부터 철수 될 수 있다. 취득된 모든 샘플은 필요한 분석을 위해 기구로부터 방출될 수 있다.

시스템 구현 및 용어

본 명세서에 개시된 구현은 초탄성 바늘 조립체 및 그것을 사용하는 방법을 제공한다.

본 명세서에서 사용될 때 용어 “결합,” “결합하는,” “결합된” 또는 단어 결합의 다른 변이는 간접적인 연결 또는 직접적인 연결 중 하나를 나타낸다. 예를 들어, 만약 제1 구성요소가 제2 구성요소에 "결합"되어 있다면, 제1 구성요소는 또 다른 구성요소를 통해 제2 구성요소에 간접적으로 연결되어 있거나 제2 구성요소에 직접적으로 연결되어 있을 수 있다.

본 명세서에서 설명된 로봇 동작 작동 함수는 프로세서 판독 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 매체 상에 하나 이상의 명령어로 저장될 수 있다. 용어 “컴퓨터 판독 가능 매체”는 컴퓨터나 프로세서에 의해 접근될 수 있는 임의의 이용 가능한 매체를 지칭한다. 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서, 이러한 매체는 RAM, ROM, EEPROM, 플래시 메모리, CD-ROM이나 다른 광 디스크 저장소, 자기 디스크 저장소 또는 다른 자기 저장 디바이스 또는 컴퓨터에 의해 접근가능한 명령어나 데이터 구조(data structure) 형태로 원하는 프로그램 코드를 저장하기 위해 사용될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다. 주목해야 하는 것은 컴퓨터 판독 가능 매체는 유형이며 비일시적일 수 있다. 본 명세서에서 사용될 때, 용어 “코드”는 컴퓨터 장치나 프로세서에 의해 실행가능한 소프트웨어, 명령어, 코드 또는 데이터를 지칭할 수 있다.

본 명세서에서 개시된 방법은 설명된 방법을 달성하기 위한 하나 이상의 단계 또는 동작을 포함한다. 방법 단계 및/또는 동작들은 청구항의 범위를 벗어나지 않고 서로 대체될 수 있다. 다시 말해서, 기술된 방법의 올바른 실행에 요구되는 단계 또는 동작의 특정순서가 명시되지 않는 한, 특정 단계 및/또는 동작의 순서 및/또는 사용은 청구항의 범위를 벗어나지 않고 변경될 수 있다.

본 명세서에서 사용될 때 용어 “복수”는 두 개 이상을 의미한다. 예를 들어, 복수의 구성요소는 두 개 이상의 구성요소를 나타낸다. 용어 “결정”은 광범위한 동작을 포함하며, 따라서, “결정”은 산출, 컴퓨팅, 처리, 도출, 조사, (표, 데이터베이스 또는 다른 데이터 구조의 검색과 같은) 검색, 확인 등을 포함할 수 있다. 또한 “결정”은 (정보를 수신하는 것과 같은) 수신, (메모리 안의 데이터에 접근하는 것과 같은) 접근 등을 포함할 수 있다. 또한 “결정”은 해결, 설정, 선택, 확보 등을 포함할 수 있다.

“기초하여(based on)”라는 구는 달리 언급하지 않는 한 “이에 한하여 기초하여(based only on)”를 의미하지 않는다. 즉, 구 “기초하여”는 “이에 한하여 기초하여” 및 “적어도 이에 기초하여(based at least on)”를 모두 설명한다.

개시된 구현의 상기 설명은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 만들고 사용할 수 있도록 제공된다. 상기 구현들의 다양한 변경이 가능하다는 것은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 매우 명백할 것이며, 본 명세서에서 정의된 일반적인 사상은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다른 구현에 적용될 수 있다. 예를 들어, 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자는 여러 개의 상응하는 대안적 또는 동일한 구조적 세부사항, 가령 도구 구성요소를 고정, 탑재, 결합, 또는 정합하는 동일한 방식, 특정 작동 움직임을 일으키는 동일한 메커니즘, 및 전기 에너지를 전달하기 위한 동일한 메커니즘을 적용할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서 본 발명은 본 명세서에 설명된 구현에만 한정 지으려는 의도가 아니며 본 명세서에 개시된 원리 및 새로운 기술과 일관되는 폭넓은 범위에 부합하기 위한 것이다.

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로봇 바늘 생검 시스템으로서,
초탄성 물질로 이루어진 바늘로서, 상기 바늘은 상기 바늘의 근위 단부의 개구로부터 상기 바늘의 본체 부분을 통해 상기 바늘의 원위 단부의 개구까지 연장되는 내강을 형성하는 내부 표면을 포함하고, 상기 내강과 상기 원위 단부의 개구는 조직 생검을 취득하도록 구성되는, 상기 바늘;
바늘과의 중첩 영역에서 상기 바늘의 근위 단부에 고정되는 세장형 부재;
상기 세장형 부재와 상기 바늘의 적어도 일부를 둘러싸는 내부 채널을 포함하는 관형 자켓으로서, 상기 관형 자켓은 상기 내부 채널 내에서 상기 세장형 부재와 상기 바늘의 상기 일부의 전진 및 후퇴를 허용하도록 구성된, 상기 관형 자켓; 및
제어 시스템;을 포함하고,
상기 제어 시스템은:
상기 관형 자켓에 대하여 상기 중첩 영역의 포지셔닝(positioning)을 모니터하고; 및
상기 세장형 부재를 움직여서 상기 바늘을 제1 구성과 제2 구성 간에 구동시키도록 구성되고, 상기 제1 구성에서 상기 바늘의 원위 단부는 상기 관형 자켓의 내부 채널 안에 위치되며, 상기 제2 구성에서 상기 바늘의 원위 단부는 상기 관형 자켓의 원위 단부를 넘어 연장되고,
상기 제2 구성에서 상기 중첩 영역의 적어도 일 부분은 상기 모니터된 포지셔닝에 기초하여 상기 내부 채널 내에 유지되는,
로봇 바늘 생검 시스템.
제 37항에 있어서,
상기 바늘은 뾰족한 선단을 상기 바늘의 원위 단부에 더 포함하는 로봇 바늘 생검 시스템.
제 38항에 있어서,
상기 바늘은 상기 뾰족한 선단 가까이 상기 바늘의 본체 부분 주변에 위치된 방사선비투과 물질을 더 포함하는 로봇 바늘 생검 시스템.
제 39항에 있어서,
상기 방사선비투과 물질은 금 무늬를 포함하는 로봇 바늘 생검 시스템.
제 39항에 있어서,
상기 방사선비투과 물질은 200에서 1000 마이크로인치 사이의 두께를 가지는 로봇 바늘 생검 시스템.
제 37항에 있어서,
상기 세장형 부재는 상기 바늘의 근위 단부에 위치한 상기 중첩 영역 주변으로 고정되는 중합체 튜브를 포함하는 로봇 바늘 생검 시스템.
제 42항에 있어서,
상기 중합체 튜브는 상기 중첩 영역 주변으로 리플로되는 연성의 열가소성수지를 포함하는 로봇 바늘 생검 시스템.
제 43항에 있어서,
상기 바늘은 상기 원위 단부로부터 상기 근위 단부까지 5cm 길이를 가지며, 상기 중첩 영역은 2cm의 길이를 가지는 로봇 바늘 생검 시스템.
제 44항에 있어서,
상기 로봇 바늘 생검 시스템은 상기 제2 구성에서 상기 바늘의 원위 단부를 상기 관형 자켓의 원위 단부를 지나 3cm까지 전진시키도록 구성된 로봇 바늘 생검 시스템.
제 42항에 있어서,
상기 바늘은 상기 원위 단부로부터 상기 근위 단부까지 4cm 길이를 가지며, 상기 중첩 영역은 1cm의 길이를 가지는 로봇 바늘 생검 시스템.
제 46항에 있어서,
상기 로봇 바늘 생검 시스템은 상기 제2 구성에서 상기 바늘의 원위 단부를 상기 관형 자켓의 원위 단부를 지나 2cm까지 전진시키도록 구성된 로봇 바늘 생검 시스템.
제 42항에 있어서,
상기 바늘은 1센티미터에서 6센티미터 사이의 길이를 가지는 로봇 바늘 생검 시스템.
제 42항에 있어서,
상기 중첩 영역은 0.5cm에서 3cm 사이의 길이를 가지는 로봇 바늘 생검 시스템.
제 42항에 있어서,
상기 중합체 튜브의 근위 단부와 결합된 압력 공급원을 더 포함하고, 상기 로봇 바늘 생검 시스템은 상기 바늘의 내강과 유체 연통하는 상기 중합체 튜브의 내부 표면에 의해 형성된 채널을 통과해 상기 바늘의 원위 단부의 개구를 통해 압력을 제공하도록 구성된 로봇 바늘 생검 시스템.
제 42항에 있어서,
상기 바늘의 근위 단부는 제1 나선형 채널 또는 절개를 포함하고, 상기 튜브의 원위 단부는 상기 제1 나선형 채널 또는 절개와 기계적으로 정합하도록 구성된 제2 나선형 채널 또는 절개를 포함하는 로봇 바늘 생검 시스템.
제 42항에 있어서,
상기 바늘의 근위 단부와 상기 튜브의 원위 단부는 상기 중첩 영역에서 유연 접착제로 고정되는 로봇 바늘 생검 시스템.
제 42항에 있어서,
상기 바늘의 근위 단부와 상기 튜브의 원위 단부는 상기 중첩 영역에서 나사로 고정되는 로봇 바늘 생검 시스템.
제 42항에 있어서,
상기 바늘은 상기 중첩 영역에 형성된 복수의 표면 특징을 포함하고, 상기 중합체 튜브는 상기 표면 특징 주변으로 리플로되는 로봇 바늘 생검 시스템.
제 54항에 있어서,
상기 복수의 표면 특징은 그리트 블라스트 처리된 상기 바늘의 외부 표면을 포함하는 로봇 바늘 생검 시스템.
제 54항에 있어서,
상기 복수의 표면 특징은 상기 바늘의 벽을 통해 각각 연장되는 레이저 절개 구멍들을 포함하는 로봇 바늘 생검 시스템.
제 37항에 있어서,
상기 바늘은 0.0015 인치 두께의 벽두께를 가지는 로봇 바늘 생검 시스템.
제 37항에 있어서,
상기 제어 시스템은 명령어를 저장하는 컴퓨터 판독가능 메모리와 상기 명령어에 의해 상기 바늘을 상기 제1 구성과 상기 제2 구성 간에 구동시키도록 구성된 한 개 이상의 프로세서를 포함하는 로봇 바늘 생검 시스템.
제 37항에 있어서,
작업 채널을 포함하는 내시경을 더 포함하고, 상기 자켓은 상기 작업 채널 안에 적어도 부분적으로 위치되는 로봇 바늘 생검 시스템.
제 59항에 있어서,
상기 내시경은 적어도 한 개의 작동 케이블을 포함하고, 상기 제어 시스템은,
상기 적어도 한 개의 작동 케이블 상에 장력의 변화를 감지하고;
상기 내시경의 원위 선단과 가까운 상기 작업 채널의 곡선 부분을 통과하는 상기 바늘의 경로로 인한 상기 내시경의 원위 선단의 굴절 상태를 확인하고; 및
상기 굴절 상태를 보상하기 위해 상기 적어도 한 개의 작동 케이블 상의 장력을 조절하도록; 더 구성되는 로봇 바늘 생검 시스템.
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