KR20140133927A - 체크 밸브로 배기되는 소독 가능한 전동식 수술용 핸드피스 - Google Patents

체크 밸브로 배기되는 소독 가능한 전동식 수술용 핸드피스 Download PDF

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Abstract

핸드피스의 내부 캐비티의 배기를 위한 체크 밸브를 구비하는 전동식 수술용 핸드피스가 제공된다. 체크밸브는 스팀 소독 사이클 동안에 내부 캐비티에서 스팀, 스팀 응축수 또는 오염 물질을 배출하도록 구성될 수 있다. 체크 밸브는 스팀 소독 파라미터하에 있을 때 스팀, 액체 또는 오염 물질이 핸드피스의 내부 부품을 노화시키는 것을 방지하기 위하여 열리도록 구성될 수 있다.

Description

체크 밸브로 배기되는 소독 가능한 전동식 수술용 핸드피스{CHECK VALVE VENTED STERILIZABLE POWERED SURGICAL HANDPIECE}
본 발명은 수술용 도구들을 구동하기 위한 전동식 핸드피스(powered handpiece)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 체크 밸브로 배기되는 소독 가능한 전동식 수술용 핸드피스에 관한 것이다.
전동식 수술용 핸드피스들은 여러 가지 다양한 기능을 수행하는 수술용 도구들을 구동하기 위하여 많은 의료 전문분야에서 통상적으로 사용되고 있다. 많은 핸드피스들은 재사용 가능하며, 수동 또는 자동 세척 또는 스팀 소독 등과 같은 다양한 기술들을 통하여 세정되거나 재생될 수 있다. 스팀 소독은 종종 핸드피스를 오토클레이브(autoclave) 내에 거치시키는 것을 포함하며 이에 의해 핸드피스는 고압 스팀에 노출되게 되며, 이에 비해 수동 또는 자동 세척은 장치를 물로 린스하고 물에 담그거나 물을 뿌리는 과정을 포함하며, 세제나 살균제의 사용을 포함할 수 있다. 시간이 지남에 따라, 핸드피스의 성능이 저하되고/되거나 핸드피스들은 반복된 세척 및/또는 스팀 소독 사이클로 인하여 궁극적으로 고장이 날 수도 있다. 성능 저하 및 핸드피스 고장은 스팀이나 물의 침투를 방지하기 위한 핸드피스 밀봉재가 점진적으로 노후되거나 손상을 입거나 약해짐으로써 세척 또는 소독 과정에서 스팀 또는 스팀 응축수와 같은 가스나 액체가 핸드피스 내부에 모여 발생할 수가 있다. 이와 같이, 세척 또는 소독 사이클 동안에 물이나 스팀의 침투를 방지하기 위한 밀봉재는 응축수나 다른 오염물질이 핸드피스 내부에서 빠져나가는 것을 막는 역할을 한다. 시간이 지남에 따라 물, 스팀, 응축수 또는 다른 오염물질이 핸드피스 내부 부품들의 부식을 가속화하고/하거나 내부 전자 부품들의 전자이주(electromigration)를 가속화시킬 수 있다. 따라서, 핸드피스 내부에 고인 가스, 액체 또는 다른 오염물질을, 특히 소독 사이클 동안에 배출시키는 수단의 필요성이 존재한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 핸드피스의 내부 캐비티에 모인 스팀, 스팀 응축수 또는 오염물질을 배출하기 위한 체크 밸브가 수술용 핸드피스 또는 구동기 내부에 통합된다. 상기 체크 밸브는 핸드피스 내부 캐비티와 주위 대기 사이의 유체 연통을(fluid communication) 제공하도록 구성된다. 상기 체크 밸브는 열린 상태가 되어 공기의 배출적 흐름이 내부 캐비티의 바깥 방향으로 체크 밸브를 관통하여 흐르도록 하며, 닫힌 상태가 되어 체크 밸브가 내부 캐비티를 주위 대기로부터 실질적으로 밀봉하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 체크 밸브가 전동식 수술용 핸드피스 또는 구동기 내부에 통합되며, 열린 상태에서 수술용 구동기의 내부 캐비티가 체크 밸브의 연결 통로와 유체 연통되며 수술용 구동기 하우징의 외부 공기에 오픈되도록 구성될 수 있다. 상기 체크 밸브는 소독 상태에 노출되어 내부 캐비티 압력이 수술용 구동기의 하우징에 작용하는 외부 압력을 초과할 때 열린 상태를 취하도록 구성된 체크 밸브를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 구현예가 도면을 참조하여 이하에서 상세하게 기술된다. 본 발명의 구성, 목적 및 잇점이 이하의 설명 및 도면, 청구항들로부터 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 체크 밸브를 가지는 핸드피스의 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 일 구현예에 따른 핸드피스에 사용하기 위한 체크 밸브의 단면도이다.
도 2b는 본 발명의 일 구현예에 따른 핸드피스에 사용하기 위한 체크 밸브의 단면도이다.
도 2c는 본 발명의 일 구현예에 따른 핸드피스에 사용하기 위한 체크 밸브의 단면도이다.
도 2d는 본 발명의 일 구현예에 따른 핸드피스에 사용하기 위한 체크 밸브의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 전동식 수술용 핸드피스의 사시도이다.
도 4a는 도3에 따른 전동식 수술용 핸드피스의 단면도이다.
도 4b는 도4a에 따른 전동식 수술용 핸드피스의 배면도이다.
도 5는 체크 밸브를 가지는 핸드피스와 체크 밸브가 없는 핸드피스 샘플들의 고장에 이르기까지 소독 사이클 횟수를 기록한 표이다.
도 6은 체크 밸브를 가지는 핸드피스와 체크 밸브가 없는 핸드피스의 고장 퍼센테이지 대 소독 사이클 횟수를 도시한 생존도 플롯이다.
본 발명의 양상들은 핸드피스의 내부 캐비티으로부터 소독 또는 세척 사이클의 결과물로서 배출 대상 물질인 물, 스팀, 스팀 응축수 또는 오염물질을 배출하기 위한 체크 밸브를 가지는 소독가능한 수술용 핸드피스들을 제공하는 것이다. 이하에서 보다 상세하게 설명하는 바와 같이, 본 발명의 일부 구현예들에 따른 체크 밸브들은, 닫힘으로써 스팀 또는 오염물질이 핸드피스로 침투하는 주요 수단이 되는 조건인 핸드피스에 작용하는 외부 압력이 핸드피스 내부 압력보다 클 경우, 핸드피스의 내부 캐비티를 밀봉하도록 구성될 수 있다. 체크 밸브들은 또한 핸드피스의 내부 압력이 핸드피스에 작용하는 외부 압력보다 클 경우, 가스 및/또는 액체(즉, 스팀 및/또는 스팀 응축수) 및/또는 다른 오염 물질이 핸드피스를 빠져나가게 하기 위하여 열리도록 구성될 수 있다. 이하에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 수술용 핸드피스들에 사용되기 위하여 고려되는 스팀 소독 사이클의 고유한 열역학적 공정은 체크 밸브를 통한 핸드피스 배기에 유리한 조건을 형성한다.
도 1은 본 발명에 따른 수술용 핸드피스 또는 구동기(driver, 100)의 단면도이다. 수술용 핸드피스(surgical handpiece, 100)는 핸들(124) 및 내부 캐비티(interior cavity, 130)를 한정하는 하우징(housing, 120)을 포함한다. 하우징(120)은 소독 및/또는 오토클레이브 가능한 것으로 당업계에 공지된 물질로 이루어질 수 있다. 핸드피스(100)는 하우징(120) 내부에 제공되는 구동축(drive shaft, 140)을 포함한다. 구동축(140)은 하우징 벽(122)의 일부를 관통하여 연장되어 하우징(120)의 외부까지 연장된다. 구동축(140)은 수술용 도구(미도시)를 구동하도록 구성될 수 있다. 구동축(140)은 수술용 도구(미도시)를 핸드피스(100)에 체결하기 위한 어댑터(160)를 포함할 수 있다. 어댑터(160)는 도 4를 참조로 기술하는 바와 같이 퀵-커넥트 어댑터(quick-connect adapter, 460)일 수 있다. 본 발명의 핸드피스(100)와 사용될 수 있는 수술용 도구(미도시)의 비제한적 예로는 커팅 기구, 천공 기구, 탭, 스크류드라이버 및 고정 나사 제거 기구 등을 들 수 있다.
도 1을 계속 참조하면, 수술용 핸드피스(100)는 내부 캐비티 내에 배치되는 모터 어셈블리(170) 및 인쇄 회로기판(PCB, 190)을 포함한다. 전기 배선들(185)이 모터 어셈블리(170) 및/또는 PCB(190)를 전력 케이블(180)에 연결한다. 전력 케이블(180)은 하우징 벽(122)을 관통하여 제공되며 모터 어셈블리(170) 및/또는 PCB(190)를 통합 전력 콘솔(미도시)을 포함할 수 있는 외부 전원(미도시)에 연결하도록 구성된다. 대안으로, 수술용 핸드피스(100)는 핸드피스(100)를 작동하기 위하여 배터리(미도시)를 포함할 수도 있다. 이러한 대안의 배터리-작동 구현예에서는, 핸드피스(100)는 전력 케이블(180)을 포함하지 않는다. 본 출원에 유용한 배터리-작동 핸드피스의 일 예가 Beale 등에 의한 미국 특허출원공개 제20090264940호에 개시되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 핸드피스(100)는 내부 캐비티(130)을 주위 대기 A 또는 하우징(120)의 외부 공기로부터 밀봉하기 위하여 밀봉재(150)를 포함한다. 밀봉재(150)는 오링 밀봉재 또는 당업계에서 공지된 다른 밀봉재를 포함할 수 있다. 밀봉재(150)는 하우징(120)을 따라서(along housing) 제공될 수 있으며, 예를 들어 밀봉재(150)는 핸드피스(100)의 부품들(즉, 전력 케이블 180, 구동축 140)이 핸드피스(100)를 관통하여 제공되는 위치에 배치될 수 있다. 일 예로서, 밀봉재(150)는 구동축(140) 및 전력 케이블(180)을 하우징(120)에 밀봉적으로 결합하기 위하여 구동축(140) 및 전력 케이블(180) 인접 위치에 제공될 수 있다. 이러한 방식으로, 밀봉재(150)는 내부 캐비티(130)를 하우징(120)의 외부 물질(즉, 가스, 액체, 오염물질)로부터 밀봉하는 역할을 한다. 밀봉재(150)는 핸드피스(100) 내부 캐비티(130)를 밀봉하고 하우징(120)의 외부에서 내부 캐비티(130)로 침투하는 가스, 액체 또는 오염물질 등과 같은 물질로부터 모터 어셈블리(170), PCB(190) 및/또는 전기 배선(185) 등과 같은 핸드피스(100)의 내부 부품들의 보호를 돕기 위하여 하우징(120)의 내부 또는 하우징(120)을 따라서 다른 여러 장소들에 배치될 수 있다. 물, 스팀, 스팀 응축수, 또는 이하에서 더욱 설명될 세척 또는 소독 공정 동안에 발생하는 것과 같은 오염 물질은 내부 부품들의 부식 및/또는 전자이주를 가속화시킬 수 있다. 따라서, 밀봉재(150)는 세척 또는 소독 공정 동안에 내부 부품들(즉 170, 190 등)의 보호를 돕도록 제공될 수 있다. 대안으로, 부품들(즉 140, 170, 180)은 밀봉 또는 밀봉재(150)가 필요없도록 하우징(120)을 관통하여 압축 끼워맞춤(press-fit) 방식으로 제공될 수도 있다.
핸드피스(100)는 체크 밸브(110)를 더욱 포함한다. 체크 밸브(110)는 하우징(120)을 따라서 또는 하우징(120) 내부 위치에 제공될 수 있으며, 하우징(120) 내부에 통합되거나 하우징(120)에 인접하여 배치되는 별도의 부품일 수 있다. 체크 배브들(110, 210, 310, 410, 510)은 특정한 체크 밸브(110)를 참조로 기술한 구성들을 포함할 수 있으며, 동일한 도면 부호는 동일한 구성을 나타낸다. 도 1을 참조하면, 체크 밸브(110)는 체크 밸브 하우징 또는 카트리지(113), 연결통로(119) 및 도 2a-d 및 도 4a에 도시된 바와 같은 밸브 기구(valve mechanism, 115, 215, 315, 415, 515)를 포함한다. 도 1에서는 연결통로(119) 및 이하에서 더욱 설명할 공기의 배출적 흐름(evacuative flow of air, E )을 용이하게 도시하기 위하여 밸브 기구를 체크 밸브(110)에서 도시하지 않았다. 핸드피스(100, 400(도 4a)) 및 체크 밸브(110, 510(도 4a))를 포함하여 핸드피스의 부품들은 티타늄, 알루미늄, 철, 코발트, 니켈, 텅스텐, 스틸 또는 이들의 조합 등과 같은 금속 및 금속 합금 및/또는 예를 들어 폴리우레탄 물질, 폴리올레핀 물질, 폴리에테르 물질, 실리콘 물질 또는 이들의 조합 등을 포함하는 폴리머를 포함하는 다양한 적절한 물질들을 포함할 수 있다. 밸브 카트리지(113)는 금속-대-폴리머 또는 금속-대-금속 프레스 피트를 포함하거나 카트리지 주위를 둘러싸고 배치되는 밀봉재(150)와 같은 밀봉재와의 슬립 피트(slip fit)를 포함할 수 있는 압축 끼워맞춤을 통하여 하우징(120)에 밀봉될 수 있다. 체크 밸브(110)는 핸드피스(100) 내부에 또는 핸드피스(100)를 따라서 위치되어 체크 밸브(110)가 열린 상태에 있으면, 도 1에 도시된 바와 같이, 내부 캐비티(130)는 주위 대기 A 및/또는 하우징(120)의 외부 공기에 대해 오픈된다. 역으로, 체크 밸브(110)가 닫힌 상태 또는 체크 상태(도 1에서는 미도시)에 있으면, 체크 밸브(110)는 내부 캐비티(130)를 주위 대기 및/또는 하우징(120) 외부의 공기로부터 실질적으로 밀봉한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 체크 밸브(110)가 열린 상태에 있을 때 내부 캐비티(130)는 주위 대기 A 또는 하우징(120) 외부 공기로 배기된다(vented). 이러한 구조에 의해, 공기의 배출적 흐름 E는 체크 밸브(110)의 연결통로(119)를 관통하여 내부 캐비티(130)의 바깥, 하우징(120)의 외부로 흐르게 된다. 공기의 배출적 흐름 E는 일련의 오염물질을 포함할 수 있고/있거나 스팀 또는 스팀 응축수와 같은 가스 또는 액체를 포함할 수 있다.
도 2a-2d는 본 발명에 따른 다양한 체크 밸브들을 도시한다. 체크 밸브(110)는 당업계에서 공지된 어떠한 밸브 기구도 포함할 수 있으며 도 2a-2d에 도시된 예에 한정되지 않는다. 예시적으로, 도 2a는 하우징 또는 카트리지(113)를 포함하는 체크 밸브(110)를 도시한다. 체크 밸브(110)는 도 1을 참조로 기술된 수술용 핸드피스(100)의 하우징(120)의 벽(122) 일부분에 인접하여 도시되었다. 체크 밸브(110)는 카트리지(113)와 하우징(120) 사이에 공간을 가지는 것으로 도시되었으나, 체크 밸브(110)는 전술한 바와 같이 체크 밸브(110)가 하우징(120)에 맞닿거나 인접한 부분에서 밸브 카트리지(113)와 하우징(120) 사이에 기본적으로 어떠한 개방 공간도 존재하지 않도록 하우징(120)에 대해 압축 끼워맞춤될 수 있다. 체크 밸브(110)는 볼(116) 및 스프링(117)을 포함하는 밸브 기구(115)를 포함한다. 밸브 기구(115)는 일반적으로 볼 체크 밸브로 기술될 수 있다. 볼(116)은 체크 위치 또는 닫힌 위치(미도시)에서 카트리지(113)의 시트(118)에 대하여 받쳐질 수 있다(rest against a seat). 대안으로, 시트(118)는 오링 또는 당업계에서 공지된 다른 밀봉재 등과 같은 밀봉재(미도시)를 포함할 수 있다. 볼(116)이 시트(118)에서 일정 거리 이동하면, 도 2a에 도시된 바와 같이, 체크 밸브(110)는 열린 상태가 되어, 공기의 배출적 흐름 E가 핸드피스(100)의 내부 캐비티(130)를 빠져나가도록 한다. 공기의 배출적 흐름 E는 체크 밸브(110)의 연결통로(119)를 관통하여 흘러서, 공기의 배출적 흐름 E는 주위 대기 A 또는 하우징(120)의 외부 공기쪽으로 빠져나가며, 예를 들어 이하에서 보다 상세하게 설명하는 바와 같이 E는 핸드피스(100)가 거치되어 있는 소독 챔버 내의 공기쪽으로 빠져나갈 수 있다.
도 2b-2d를 참조하면, 본 발명에 따른 체크 밸브들의 예가 핸드피스(100)의 하우징(120)과 분리되어 도시된다. 도 2b는 체크 밸브의 대안의 구현예, 즉 포핏(poppet, 216), 오링(218) 및 스프링(217)을 포함하는 밸브 기구(215)를 포함하는 체크 밸브(210)의 구현예를 도시한다. 체크 밸브(210)는 닫힌 위치 또는 체크 위치에 있어 연결통로(219)를 밀봉하는 상태가 도시된다. 도 2c는 엄브렐러 부재(umbrella member, 316)를 포함하는 밸브 기구(315)를 포함하는 체크 밸브(310)의 대안의 구현예를 도시한다. 도 2d는 덕빌 부재(duckbill member, 416)를 포함하는 체크 밸브(410)의 또 다른 대안의 구현예를 도시한다. 체크 밸브들(110, 210, 310, 410)은 설명을 위하여 도시되었으며, 본 발명에 유용한 체크 밸브들의 구조가 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3은 본 발명에 따른 수술용 핸드피스 또는 구동기에 대한 또 다른 구현예의 사시도이다. 핸드피스(400)는 핸들(424)을 형성하는 하우징(420)을 포함한다. 어댑터(460)가 핸드피스(400)에 결합될 수 있으며, 핸드피스(400)와 일체로 형성될 수 있다(즉, 제거 불가능하게). 퀵-커넥트 어댑터(460)가 핸드피스(400)에 수술용 도구(미도시)를 결합하도록 구성된다. 핸드피스들(100, 400)에 유용한 퀵-커넥트 어댑터(460)의 일 예가 Beale 등에 의한 미국 특허출원공개 제20090261536호에 개시되어 있으며, 퀵-커넥트 어댑터(460)의 다른 구성들도 고려할 수 있다. 도 3 및 4a를 참조하면, 전력 케이블(480)이 핸들(424)에서 연장된다. 전력 케이블(480)은 통합 전력 콘솔(미도시)을 포함할 수 있는 외부 전원(미도시)에 모터 어셈블리(470)를 연결하도록 구성된다. 전력 케이블(480)은 하우징 벽(420)을 관통하여 제공되며, 전력 케이블(480)을 하우징(120)에 대해 밀봉하기 위하여 전력 케이블(480) 둘레로 배치되는 케이블 밀봉 부재(483)를 포함할 수 있다.
도 4a는 도 3에 따른 수술용 핸드피스의 단면을 도시한다. 수술용 핸드피스 또는 구동기(100)에서와 같이, 수술용 핸드피스 또는 구동기(400)는 핸드피스 내부 캐비티(430) 및 핸들(424)을 형성하는 하우징(420)을 포함한다. 모터(470)가 핸드피스(400) 내부에 수용되며 특히 핸들(424) 내부에 수용될 수 있다. 구동축(440)이 핸드피스(400)를 관통하여 배치되며, 하우징(420)의 외부로 연장될 수 있다. 트리거(trigger, 490)가 핸들(424)에 결합되며 모터 어셈블리(470)를 작동시키도록 구성된다. 어댑터(460)가 구동축(440)에 결합되며, 전술한 바와 같이 수술 도구(미도시)를 핸드피스(400)에 결합하도록 구성된다. 핸드피스들(100, 400)에 유용한 수술용 도구들의 예들이 Beale 등에 의한 미국 특허출원공개 제20090264887호 및 Beale 등에 의한 미국 특허출원공개 제20090264893호에 개시되어 있다. 핸드피스(400)는 내부 캐비티(430)를 주위 대기 A 또는 하우징(120)의 외부 공기로부터 밀봉하기 위하여 구동축(140) 및/또는 전력 케이블에 인접하여 배치되는 밀봉재(450) 또는 밀봉재들을 포함할 수 있다. 밀봉재(들)(450)는 핸드피스(100)의 밀봉재(150)를 참조로 기술된 것과 같이 구성될 수 있다. 예를 들어, 밀봉재(450) 또는 밀봉재들(450)은 이하에서 보다 상세하게 설명되는 밸브 카트리지(513)에 인접하여 제공될 수 있다.
도 4a를 계속 참조하면, 핸드피스(400)는 하우징(420) 인접 위치에 배치되며 도 1을 참조로 기술한 체크 밸브(110)와 유사한 구성을 가질 수 있는 체크 밸브(510)를 포함한다. 구체적으로 체크 밸브(510)는 체크 밸브 하우징 또는 카트리지(513), 연결통로(519) 및 볼(516)을 포함하는 밸브 기구(515)를 포함한다. 밸브 카트리지(513)는 스테인레스 스틸을 포함하며, 금속-대-폴리머 압축 끼워맞춤을 통해 하우징(420)에 밀봉되며, 아래에서 기술되는 엔드캡(425)은 폴리머를 포함한다. 선택적으로, 카트리지(513) 및 하우징(420)은 도 1을 참조로 전술한 바와 같이 다른 적절한 금속, 금속 합금 또는 폴리머로 구성되어, 카트리지(513)는 금속-대-금속 압축 끼워맞춤 또는 카트리지(513) 주위를 둘러싸고 배치되는 밀봉재(450)와 같은 밀봉재와의 슬립 피트를 통하여 하우징에 밀봉될 수 있다. 체크 밸브(510)는 핸드피스(400) 내부에 또는 핸드피스(400)를 따라서 위치되거나 배향될 수 있어, 체크 밸브(510)가 열린 상태에 있으면, 내부 캐비티(430)는 주위 대기 A 및/또는 하우징(420)의 외부 공기에 대해 오픈된다. 역으로, 체크 밸브(510)가 닫힌 상태 또는 체크 상태에 있으면, 체크 밸브(510)는 내부 캐비티(430)를 주위 대기 A 및/또는 하우징(420) 외부의 공기로부터 실질적으로 밀봉한다. 도 1을 참조로 기술한 바와 같이, 체크 밸브(510)가 열린 상태에 있을 때, 내부 캐비티(430)는 주위 대기 A 또는 하우징(420)의 외부 공기, 예컨대, 이하에서 보다 상세하게 설명될 소독 챔버 내부의 공기로 배기된다. 이러한 구성에 의해, 공기의 배출적 흐름 E(도 4에서는 미도시)는 체크 밸브(510)의 연결통로(519)를 관통하여 내부 캐비티(430)의 바깥, 하우징(420)의 외부로 흐르게 된다. 공기의 배출적 흐름 E는 일련의 오염물질들을 포함할 수 있고/있거나, 스팀 또는 스팀 응축수와 같은 가스 또는 액체를 포함할 수 있다.
도 4b는 엔드캡(425)을 도시한 도 4a에 따른 핸드피스의 배면도이다. 엔드캡(425)은 핸드피스 하우징(420)의 일부를 한정하도록 하우징(420)에 제공될 수 있으며 그 안에 체크 밸브 카트리지(513)를 수용하기 위한 채널(512)을 포함한다. 엔드캡(425)은 폴리머 물질 특히 폴리에테르에테르케톤(PEEK)을 포함하나, 전술한 바와 같은 금속 및/또는 다른 적절한 폴리머를 포함한 다른 다양한 물질을 포함할 수도 있다.
도 1 내지 4a를 참조하면, 수술용 핸드피스들 또는 구동기들(100, 400)은 재사용 또는 재생 가능한 장치들이다. 많은 경우에 있어서, 재사용 또는 재생은 수술용 세팅에 계속 사용하기 위한 장치의 적절한 살균을 담보하기 위하여 소독이 필요하다. 많은 소독 기술들이 당업계에 알려져 있으며, 스팀 소독은 그 중 하나의 예일 뿐이다. 스팀 소독은 소독될 장치를 오토클레이브에 거치시키는 것을 포함할 수 있다. 이어서 스팀은 오토클레이브 챔버 내부를 고압으로 순환하게 된다. 오토클레이브 스팀 소독 사이클의 고유한 열역학적 공정은 핸드피스(즉, 100, 400) 배기를 위한 유리한 조건을 제공한다. 예를 들어, 배기(venting)는 소독 과정 동안에 두 가지 방법으로 발생할 수 있다. 첫째, 예비-진공(pre-vacuum) 소독 사이클에서 진공이 발생하였을 때, 둘째, 모든 오토클레이브 소독 사이클들에서 모여진 응축수가 스팀 내로 증발하는 경우이다.
다양한 수술용 핸드피스들이 전술한 체크 밸브(110)로부터 혜택을 받을 수 있으며, 핸드피스(100)의 구체적인 구조는 전술한 바에 한정되지 않는다. 예를 들어, 핸드피스(100)는 핸들(124)이 없고 모터(170)가 핸드피스(100)의 다른 부분에 위치하도록 구성될 수도 있다. 일반적으로, 본 발명의 체크 밸브(110)로부터 혜택을 볼 수 있는 핸드피스들은 내부 캐비티(예컨대, 130)에 다음의 특징들 중 어느 하나를 포함하는 핸드피스들을 포함한다: 스팀 소독에 제한되지 않는 전기 모터, 인쇄 회로기판, 제어 전자부품, 전기적 센서 또는 센서들.
도 5 및 6으로 돌아가서, 수술용 핸드피스에 체크 밸브를 추가하는 경우 핸드피스 신뢰도에 미치는 영향을 평가하기 위하여 실험을 수행하였다. 도 5는 체크 밸브(510)를 가지는 핸드피스들(400)의 샘플(체크 밸브 샘플, Check Valve Sample)과 체크 밸브가 없는 핸드피스들(400)의 샘플(무 체크 밸브 샘플, No Check Valve Sample)이 고장에 이르기까지의 소독 사이클 횟수를 기록한 테이블이다. 체크 밸브 샘플에 있어서, 3개의 수술용 핸드피스들(400)이 시험 대상 핸드피스에 케이블 밀봉 부재가 없는 것을 제외하고는 실질적으로 도 4a의 구현예에 따라 제조되었다. 체크 밸브 샘플 핸드피스들은 도 5에서 일련번호(SN) BT-30, BT-29 및 BT-28로 표시되었다. 무 체크 밸브 샘플에 있어서, 3개의 수술용 핸드피스들(400)이 체크 밸브(510)가 없는 것을 제외하고는 체크 밸브 샘플과 동일하게 제조되었다. 무 체크 밸브 샘플 핸드피스들은 도 5에서 일련번호(SN) BT-25, BT-24 및 BT-23으로 표시되었다.
이어서 각각의 체크 밸브 샘플 및 무 체크 밸브 샘플 핸드피스들은 각각의 핸드피스에 대해 실행된 일련의 조작 후에 세정 및 소독 사이클을 거치는 모의 사용 프로토콜(simulated use protocol)이 수행되었다. 일련의 조작은 적절한 수술용 도구(즉, 드릴, 탭, 드라이버, 로드 커터, 포스트 커터 또는 고정 나사 제거 장치)를 핸드피스에 결합하고 폼블록(foam block)에 다음의 조작 즉 드릴링, 태핑, 드라이빙, 로드 커팅, 고정나사 제거, 포스트 커팅하는 것을 포함한다. 각 조작의 이후에 핸드피스만의(즉, 수술용 도구는 세척 및 소독 전에 핸드피스로부터 분리) 수동 또는 자동 세척 및 오토클레이브 스팀 소독 사이클을 수행하였다. 수동 세정은 모터 및 케이블의 모든 외부 표면을 효소 세제에 적신 천으로 닦고, 모터, 퀵-커넥트 및 트리거 아래 부분을 세제로 적신 나일론 브러쉬로 브러싱하며, 퀵-커넥트 말단을 아래쪽으로 하여 핸드피스를 흐르는 물로 린스하는 것을 포함하였다. 자동 세정 방법은 핸드피스를 차가운 수돗물로 2분간 예비-세척한 후, ENZOL® 상표의 효소 세제를 사용하여 66℃에서 5분간 자동 세척 사이클을 거친 후 마지막으로 뜨거운 수돗물로 1분간 핸드피스를 린스하는 것을 포함하였다. 오토클레이브 사이클은 건조 사이클이 있는 오토클레이브 및 건조 사이클이 없는 오토클레이브의 두 가지 오토클레이브 모두 포함하였다. 건조 과정을 가지는 오토클레이브 사이클에 있어서, 핸드피스는 137℃의 오토클레이브에 18분간 놓여졌다. 건조 사이클을 가지는 오토클레이브에 있어서, 핸드피스는 137℃의 오토클레이브에 18분간 놓여진 후 42분의 건조 시간을 거쳤다. 각각의 핸드피스에서, 오토클레이브 사이클의 75%는 건조 시간을 포함하지 않았으며 25%의 건조 사이클이 건조 시간을 포함했다. 도 5의 CYCLE 컬럼은 각각의 핸드피스에 대한 모의 사용 프로토콜의 횟수(따라서 소독 사이클 횟수)를 나타낸다. 수술적 과제(즉, 드릴링, 커팅, 태핑, 고정나사 제거)의 수행을 핸드피스로 계속하는 것보다 대안적 수단으로 수행하는 것이 보다 효율적일 정도로 핸드피스의 필수 기능의 영구적 저하로 정의한 장치의 고장 표시가 발생하면, 핸드피스는 더 이상 모의 사용 사이클을 진행하지 않았다. 각 핸드피스의 모의 사용(따라서 소독) 사이클의 횟수를 도 5에 기록하였다.
도 6의 플롯(plot)에 도시된 바와 같이, 도 5의 각 샘플의 고장에 이르기까지 소독 사이클의 횟수는 95% 신뢰도를 고려하여 분석되었다. 플롯에서 볼 수 있는 바와 같이, 체크 밸브 샘플 핸드피스들은 장치 고장까지(620으로 표시되는 추정치) 141회의 소독 사이클에서 90%의 신뢰도를 가지는 반면, 무 체크 밸브 샘플 핸드피스들은 60회의 소독 사이클에서(610으로 표시되는 추정치) 90%의 신뢰도를 가지는 것으로 나타났다. 이와 같이 본원에서 개시된 것과 같은 체크 밸브를 수술용 핸드피스에 통합하는 경우, 핸드피스 신뢰도에서 135% 개선의 놀라운 결과를 가져온다. 90% 신뢰도 이하의 범위에서 고려하여도, 체크 밸브 샘플 핸드피스들은 장치 고장까지(630으로 표시되는 추정치) 75회의 소독 사이클에서 90%의 신뢰도를 가지는 반면, 무 체크 밸브 샘플 핸드피스들은(640으로 표시되는 추정치) 40회의 사이클에서 나타났다. 이는 핸드피스 신뢰도에서 88%의 개선을 의미한다.
본 명세서에는 바람직한 구현예를 참조로 기술되었으나, 당업자로서는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 그 유형 및 세부사항에 대한 변형이 가능할 것이다.

Claims (20)

  1. 내부 캐비티를 한정하는 하우징;
    상기 내부 캐비티 내부에 배치되는 모터 어셈블리;
    상기 하우징에 체결되며, 수술용 도구를 핸드피스에 체결하도록 구성되는 어댑터; 및
    상기 내부 캐비티 및 주위 대기 사이를 유체 연통하도록(fluid communication) 제공되는 체크 밸브를 포함하는 수술용 핸드피스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 체크 밸브는 밸브 기구(valve mechanism)를 포함하는 수술용 핸드피스.
  3. 제2항에 있어서, 상기 밸브 기구는 볼(ball), 스프링(spring), 엄브렐러(umbrella), 덕빌(duckbill), 다이어프램(diaphragm), 스윙(swing), 틸팅 디스크(tilting disc), 리프트(lift) 및 스톱-체크 기구(stop-check mechanism)를 포함하는 그룹에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 수술용 핸드피스.
  4. 제3항에 있어서, 상기 체크 밸브는 열린 상태 및 닫힌 상태를 취하도록 구성되며, 상기 체크 밸브는 열린 상태에 있는 경우 내부 캐비티는 주위 대기로 오픈되고 공기의 배출적 흐름(evacuative flow)은 내부 캐비티의 바깥쪽 방향으로 체크 밸브를 관통하여 흐르도록 더욱 구성되는 수술용 핸드피스.
  5. 제4항에 있어서, 상기 체크 밸브는 닫힌 상태에서 내부 캐비티를 주위 대기로부터 체크 밸브가 실질적으로 밀봉하도록 구성되는 수술용 핸드피스.
  6. 제1항에 있어서, 상기 핸드피스는 스팀-소독 가능한 핸드피스를 포함하며, 상기 체크 밸브는 하우징에 인접하게 배치되어 소독 상태에 있을 때, 상기 체크 밸브가 열린 상태를 취하여 내부 캐비티로부터 응축수를 배출하기 위한 배기(vent)를 제공하도록 구성되는 수술용 핸드피스.
  7. 제1항에 있어서, 상기 수술용 핸드피스는 하우징의 외부에서 내부 캐비티로 연장되는 구동축을 포함하며, 상기 구동축은 수술용 도구에 회전력을 공급하도록 구성되는 수술용 핸드피스.
  8. 제1항에 있어서, 상기 수술용 도구는 커팅 부재(cutting member), 탭(tap), 드릴(drill), 스크류 드라이버(screw driver) 및 고정 나사 제거 장치(set screw break-off instrument) 중 어느 하나를 포함하는 수술용 핸드피스.
  9. 제1항에 있어서, 상기 어댑터는 퀵-커넥트 어댑터인 수술용 핸드피스.
  10. 제1항에 있어서, 상기 체크 밸브는 카트리지를 더욱 포함하는 수술용 핸드피스.
  11. 제10항에 있어서, 상기 카트리지는 하우징과 일체로 이루어지는 수술용 핸드피스.
  12. 제1항에 있어서, 상기 체크 밸브는 교체 가능한 것인 수술용 핸드피스.
  13. 제1항에 있어서, 상기 핸드피스는 외부 전원에 체결되도록 구성된 전력 케이블을 포함하는 수술용 핸드피스.
  14. 제1항에 있어서, 상기 핸드피스는 배터리-동력 장치를 포함하는 수술용 핸드피스.
  15. 벽을 포함하며, 상기 벽이 내부 캐비티를 한정하는 하우징;
    하우징 벽 일부분을 관통하여 배치되며, 수술용 도구를 수용하도록 구성되는 구동축; 및
    하우징 벽에 인접하여 배치되며, 연결통로를 포함하는 체크 밸브를 포함하는 전동식 수술용 구동기에 있어서,
    상기 체크 밸브는 체크 밸브가 열린 상태에 있을 때 상기 내부 캐비티가 연결통로와 유체 연통하며 하우징의 외부 공기로 오픈되도록 구성되는 전동식 수술용 구동기.
  16. 제15항에 있어서, 상기 체크 밸브는 소독 상태에 놓여서 내부 캐비티의 압력이 하우징에 작용하는 외부 압력을 초과할 때 열린 상태가 되도록 구성되는 전동식 수술용 구동기.
  17. 제16항에 있어서, 상기 열린 상태의 체크 밸브는 오염물질의 집합을 포함하는 공기의 배출적 흐름이 연결통로를 관통하여 내부 캐비티의 바깥쪽 방향으로 흐르도록 구성되는 전동식 수술용 구동기.
  18. 제16항에 있어서, 상기 체크 밸브는 외부 압력이 내부 캐비티 압력보다 큰 경우 닫힌 상태가 되도록 구성되는 전동식 수술용 구동기.
  19. 제15항에 있어서, 상기 하우징은 엔드캡을 포함하며, 상기 체크 밸브는 엔드캡 내에 배치되는 전동식 수술용 구동기.
  20. 제15항에 있어서, 구동축을 하우징 벽과 밀봉적으로 결합하기 위하여 하나 이상의 밀봉재를 더욱 포함하는 전동식 수술용 구동기.
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