KR20150003893A - 소프트 조직 절개를 위한 방법들 및 디바이스들 - Google Patents

Abstract

복합 조직을 차동 절개하기 위한 차동 절개 기기가 개시된다. 차동 절개 기기는 핸들과, 제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 연장된 부재를 포함하고, 제 1 단부는 핸들에 연결된다. 차동 절개 기기는 제 2 단부에 회전가능하게 부착되도록 구성된 차동 절개 부재를 포함하고, 적어도 하나의 조직 맞물림 표면을 더 포함한다. 차동 절개 기기는 회전축 주위를 차동 절개 부재를 기계적으로 회전시키도록 구성된 메커니즘을 포함하여, 적어도 하나의 조직 맞물림 표면이 복합 조직에 접촉하여 적어도 한 방향으로 이동하도록 한다. 적어도 하나의 조직 맞물림 표면은, 적어도 하나의 조직 맞물림 표면이 복합 조직에서의 적어도 하나의 부드러운 조직을 붕괴시키지만, 복합 조직에서의 단단한 조직을 붕괴시키지 않도록 복합 조직과 선택적으로 맞물리도록 구성된다.

Description

소프트 조직 절개를 위한 방법들 및 디바이스들 {METHODS AND DEVICES FOR SOFT TISSUE DISSECTION}

우선권 출원

본 출원은 그 전체가 참조로서 본 출원에 통합되는, 2012년 4월 28일에 출원된 "Instrument for Soft Tissue Dissection,"라는 명칭의 미국 가특허 출원 번호 61/687,587의 우선권을 주장한다.

본 출원은 또한 그 전체가 참조로서 본 출원에 통합되는, 2012년 10월 6일에 출원된 "Instrument for Soft Tissue Dissection,"라는 명칭의 미국 가특허 출원 번호 61/744,936의 우선권을 주장한다.

본 출원은 또한 그 전체가 참조로서 본 출원에 통합되는, 2013년 3월 14일에 출원된 "Instruments, Devices, and Related Methods for Soft Tissue Dissection,"라는 명칭의 미국 가특허 출원 번호 61/783,834의 우선권을 주장한다.

관련 출원들

본 출원은 또한 그 전체가 참조로서 본 출원에 통합되는, 2012년 1월 4일에 출원된 "Methods and Devices To Reduce Tissue Trauma During Surgery,"라는 명칭의 미국 가특허 출원 번호 61/631,432에 관한 것이다.

본 출원은 또한 그 전체가 참조로서 본 출원에 통합되는, 2012년 1월 17일에 출원된 "Methods and Devices To Reduce Tissue Trauma During Surgery,"라는 명칭의 미국 가특허 출원 번호 61/632,048에 관한 것이다.

개시 분야

본 개시 분야는 수술 또는 다른 의료 절차들 동안 조직을 절개하는데 사용된 방법들 또는 디바이스들에 관한 것이다.

의사들은 종종 수술 절차 동안 조직들을 절단하는데 요구된다. 2가지 기술들이 통상적으로 사용된다: (1) 의사가 조직을 슬라이싱하기 위해 절단 기기를 이용하는 "날카로운 절개(sharp dissection)", 가위들, 외과용 메스, 전기 외과술, 또는 다른 슬라이싱 기기, 및 (2) 비절개 박리.

의사들은 종종 수술 절차 동안 조직들을 절단하는데 요구된다. 2가지 기술들이 통상적으로 사용된다: (1) 의사가 조직을 슬라이싱하기 위해 절단 기기를 이용하는 "날카로운 절개", 가위들, 외과용 메스, 전기 외과술, 또는 다른 슬라이싱 기기, 및 (2) 비절개 박리.

날카로운 절개의 장점은 절단 기기가 임의의 조직을 쉽게 절단한다는 것이다. 절단 자체는 마구 잡이식이어서, 기기가 적용되는 임의의 및 모든 조직들을 슬라이싱한다. 이것은, 특히 제 1 조직에 손상을 주지 않고 제 1 조직을 격리시키려고 할 때, 제 1 조직이 제 2 조직에 내장되고 제 2 조직에 의해 숨겨질 때, 또는 더 일반적으로, 많은 조직에서, 날카로운 절개의 단점이다. 예를 들어, 혈관, 신경, 또는 내장의 돌발적인 절단은 심지어 가장 경험이 있는 의사들에게 일반적이지 않은 사건이 아니고, 심각한, 심지어 생명을 위협하는 수술 합병증들을 초래할 수 있고, 환자에 대한 연장된 결과들을 가질 수 있다.

다른 조직에 내장된 제 1 조직의 격리는 이에 따라 종종 무딘 절개에 의해 수행된다. 무딘 절개(blunt dissection)에서, 무딘 기기는 조직을 통해 힘을 가하고, 2개의 조직을 분리시키거나, 다른 경우 절단보다는 오히려 찢어짐에 의해 조직들을 분리시키는데 사용된다. 거의 모든 의사들은 결찰될 혈관들 또는 회피될 신경 묶음들과 같은 목표 구조들을 노출시키기 위해 조직들의 무딘 절개를 요구한다. 흉부 수술에서의 예들은 폐엽 절제술을 위한 폐문의 절개 및 림프절의 노출 동안 혈관의 분리를 포함한다.

무딘 절개는 무딘 프로브들 또는 기기들의 삽입, 겸자의 반전된 작용(즉, 확산), 및 겸자를 이용한 조직들의 잡아당김, 또는 "스웹 절개기(swab dissector)"(예를 들어, 겸자에 고정된 수술용 거즈)를 이용하여 문지르는 것과 같이, 부드러운 조직들을 찢기 위한 다양한 방식들을 포함하는 일정 범위의 책략들을 포함한다. 필요시, 날카로운 절개는 무딘 절개 동안 찢어짐에 저항하는 조직들을 절단하기 위해 현명하게 사용된다.

일반적인 목적은, 근처의 혈관들 또는 신경들과 같은 목표 구조 또는 중요 구조를 찢거나 째지 않고도, 목표 구조로부터 막들 및 장간막과 같은 조직을 찢거나, 그렇지 않으면 째는 것이다. 의사는 인접한 조직들의 상이한 강성도(stiffness) 또는 단단한 조직들 사이의 더 부드러운 조직의 평면들의 존재와 같이 조직들의 상이한 기계적 작용들을 이용한다. 종종, 이 목적은 목표 조직을 분리하는 것인데, 이러한 목표 조직은 기계적으로 단단하고, 더 타이트하게 패킹된 섬유질 성분들로 구성되고, 기계적으로 부드럽고, 더 느슨하게 패킹된 섬유질 성분들로 구성되는 조직에 내장된다. 더 타이트하게 패킹된 섬유질 조직들은 타이트하게 패킹된 콜라겐 및 다른 섬유질 연결 조직들로 구성된 조직들을 포함하며, 이것은 통상적으로 종종 계층적 조성물과 함께, 섬유질 성분들의 크게 유기화된 이방성 분배들을 갖는다. 예들은 혈관들, 신경초들, 근육들, 근막, 낭들(bladders), 힘줄들을 포함한다. 더 느슨하게 패킹된 섬유질 조직들은 단위 부피당 훨씬 더 낮은 수의 섬유들을 갖거나, 지방 및 장간막과 같은 덜 유기화된 물질들로 구성된다. 섬유질 성분들은 섬유들, 소섬유들, 사상체들, 및 다른 섬질 성분들을 포함한다. 조직이 "섬유질"이라 언급될 때, 일반적으로 콜라겐 및 엘라스틴 - 세포간 기질을 형성하기 위해 가변적인 다양한 복잡도의 선형 구조들로 중합화하는 단백질들과 같이 세포간 섬질 성분들을 참조한다. 이전 단락에 언급된 바와 같이, 섬유질 성분들의 밀도, 배향, 및 구성은 조직들의 기계적 작용을 크게 결정한다. 종종, 조직들은 "강력하고 섬유질 조직들"로 언급되고, 이것은 섬유질 또는 섬질 성분들이 빽빽하게 패킹되고 조직의 벌크의 상당한 단편을 포함한다는 것을 나타낸다. 하지만, 모든 조직들은 하나의 정도 또는 다른 정도까지 섬유질이고, 섬유들 및 다른 섬질 세포간 성분들은 사실상 조직에 존재한다.

더 부드러운 조직들이 더 단단한 조직들보다 더 용이하게 찢어져서, 무딘 절개가 더 단단한 조직이 아닌 더 부드러운 조직을 찢을 정도로 충분한 힘을 가함으로써 진행하려고 시도한다는 것은 본 개시에 있어서 중요하다.

무딘 절개는 어려울 수 있고, 종종 시간이 소모된다. 부드러운 조직뿐 아니라 밀접하게 병렬된 단단한 조직을 찢기 위한 힘을 판단하는 것은 쉽지 않다. 따라서, 혈관들은 찢어질 수 있다. 신경들은 신장되거나 찢어질 수 있다. 이에 응답하여, 의사는 신중하게 날카로운 절개를 시도하지만, 혈관들 및 신경들이 절단될 수 있는데, 특히 더 작은 측면 분기가 이루어진다. 이것은 모두 출혈, 폐로부터의 공기 누출, 및 신경 손상과 같이 길고 지루한 절개 및 증가된 합병증의 위험을 초래한다.

의사는 종종 무딘 절개를 위한 겸자를 이용한다. 도 1a 및 도 1b는 종래 기술의 일반적인 겸자(10)를 도시한다. 도 1a는 대향하는 제 1 클램프 요소(30)와 제 2 클램프 요소(31) 사이에 조직(34)을 클램핑하기 위해 차단된 위치에 있는 겸자(10)를 도시한다. 도 1b는 조직(34)을 분리시키는, 개방된 위치에서의 겸자(10)를 도시한다. 제 1 핑거 인게이저(finger engager)(20) 및 대향하는 제 2 핑거 인게이저(21)는 그 메커니즘을 작동시키는데 사용된다. 제 1 핑거 인게이저(20)는 제 1 클램프 요소(30)를 구동하고, 제 2 핑거 인게이저(21)는 제 2 클램프 요소(31)를 구동한다. 피봇(40)는 제 1 클램프 요소(30) 및 제 2 클램프 요소(31)를 부착하여, 가위형 작용이 제 1 클램프 요소(30) 및 제 2 클램프 요소(31)를 함께 힘을 가하거나 떨어지게 힘을 가하도록 하고, 이를 통해 2개의 클램프 표면들(35 및 36) 사이에 조직(34)을 클램핑하거나, 또는 제 1 클램프 요소(30)와 제 2 클램프 요소(31)의 확산에 의해 조직(34)을 찢어낸다. 종종, 래칫형 걸쇠(ratcheting clasp)(50)는 제 1 클램프 요소(30)와 제 2 클램프 요소(31)를 함께 로킹(lock)하는데 사용된다.

복강경 및 흉강경(총괄적으로 본 명세서에서 "내시경"이라 언급됨) 기기들은 유사한 작용을 이용한다. 도 2는 종래 기술의 내시경 겸자(110)의 일례를 도시한다. 제 1 핑거 인게이저(120) 및 대향하는 제 2 핑거 인게이저(121)는 그 메커니즘을 작동시키는데 사용된다. 제1 핑거 인게이저(120)는 기기 바디(150)에 단단하게 장착된다. 제 2 핑거 인게이저(121)는 대향하는 클램프 요소들(130 및 131)을 구동한다. 피봇(140)는 2개의 클램프 요소들(130 및 131)에 부착되어, 제 2 핑거 인게이저(121)의 작동은 클램프 요소들(130 및 131)에 함꼐 힘을 가하여, 이를 통해 2개의 클램프 표면들(135 및 136) 사이에 조직을 클램핑시킨다. 도 1에서와 같이, 내시경 겸자(110)는 조직을 떨어지게 힘을 가하는데 사용될 수 있다. 클램프 요소들(130 및 131)은 차단되어, 조직에 삽입되고, 그런 후에 조직을 찢도록 개방된다.

어느 한 기기, 즉 겸자(10) 또는 내시경 겸자(110)에 대해, 의사는 겸자를 차단하고, 차단된 겸자를 조직에 밀어넣고, 그런 후에, 선택적으로, 조직 내부에 겸자를 개방하고, 조직을 떨어지게 찢기 위해 겸자의 죠들(jaws)을 개방함으로써 적용된 힘을 이용함으로써 무딘 절개를 수행한다. 이에 따라, 의사는 조직으로 밀어 넣는 것과 겸자의 죠들을 개방하는 것을 조합함으로써 조직을 절개하도록 진행한다.

무딘 절개는 일반적으로 습식성이고 미끄러운 조직들에 사용되고, 대부분의 수술용 기기들의 매끄러운 수동적인 표면들은 조직을 따라 쉽게 슬라이딩하여, 이익을 얻고 조직을 분리시킬 수 있는 기기의 능력을 제공한다. 더욱이, 의사는 단지 찌르고, 측면으로 이동하거나, 분리시킬 수 있는 제한된 제어만을 갖는다. 단단한 조직들을 붕괴시키지 않으면서, 부드러운 조직들을 상이하게 분리시킬 수 있는 무딘 절개를 위한 개선된 기기는 많은 수술들을 크게 용이하게 한다.

본 명세서에 개시된 실시예들은 단단한 조직들을 붕괴시키지 않으면서, 부드러운 조직들을 별도로 붕괴시키는 무딘 절개를 위한 방법들 및 디바이스들을 포함한다. 특히, 일실시예에서, 차동 절개 복합 조직을 위한 차동 절개 기기가 개시된다. 차동 절개 기기는 핸들과, 제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 연장된 부재를 포함하고, 제 1 단부는 핸들에 연결된다. 차동 절개 기기는 또한 제 2 단부에 회전가능하게 부착되도록 구성된 차동 절개 부재를 포함하고, 차동 절개 부재는 적어도 하나의 조직 맞물림 표면을 포함한다. 차동 절개 기기는 회전축 둘레에서 차동 절개 부재를 기계적으로 회전시키도록 구성된 메커니즘을 더 포함하여, 이를 통해 적어도 하나의 조직 맞물림 표면이 복합 조직에 대해 적어도 하나의 방향으로 이동하도록 한다. 적어도 하나의 조직 맞물림 표면은 복합 조직과 선택적으로 맞물리도록 구성되어, 차동 절개 부재가 복합 조직에 프레스될 때, 적어도 하나의 조직 맞물림 표면은 복합 조직을 가로질러 이동하고, 적어도 하나의 조직 맞물림 표면은 복합 조직에서 적어도 하나의 부드러운 조직을 붕괴시키지만, 복합 조직에서 단단한 조직을 붕괴시키지 않는다.

다른 실시예에서, 복합 조직을 절개하기 위한 차동 절개 부재가 개시된다. 차동 절개 부재는 제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 바디를 포함하고, 제 1 단부로부터 제 2 단부로 중앙축이 이루어진다. 제 1 단부는 복합 조직으로부터 멀어지헤 향하도록 구성되고, 제 2 단부가 운동 방향을 따라 미끄러지듯이 이동하도록 차동 절개 부재를 이동시키는 구동 메커니즘과 맞물리도록 구성된다. 제 2 단부는 복합 조직쪽으로 향하도록 구성되는 조직-대면 표면(tissue-facing surface)을 포함한다. 조직-대면 표면은 조직-대면 표면 상의 운동 방향을 따라 배열된 적어도 하나의 돌출부와 적어도 하나의 밸리의 교대로 된 시리즈로 구성된 적어도 하나의 조직 맞물림 표면을 포함하여, 적어도 하나의 밸리와 적어도 하나의 돌출부의 교차부는 운동 방향에 수직인 방향의 성분을 소유하는 적어도 하나의 밸리 에지를 한정한다. 일실시예에서, 적어도 하나의 밸리 에지는 날카롭지 않다.

도 1a 및 도 1b는 종래 기술의 예들을 도시한다. 도 1a는 조직을 잡는데 사용된 겸자를 도시한다;
도 1b는 조직을 분리시키기 위해 무딘 절개에 사용된 예시적인 겸자를 도시한다;
도 2는 종래 기술의 복강경 겸자를 도시한다;
도 3a 내지 도 3f는 예시적인 차동 절개 기기를 도시한다. 도 3a 내지 도 3c는 슈라우드(shroud) 내에서 회전하는 차동 절개 부재를 갖는 차동 절개 기기를 도시한다. 도 3d는 차동 절개 부재의 전면도 및 측면도를 도시한다. 도 3e는 4가지 상이한 유형들의 차동 절개 부재들을 도시한다. 도 3f는 절개될 조직들을 포함하여, 전면도 및 측면도에서 차동 절개 부재를 도시한다;
도 4a 내지 도 4f는 예시적인 차동 절개 기기가 복잡한 조직에서 단단한 조직이 아닌 부드러운 조직을 어떻게 붕괴시켜, 단단한 조직을 노출하는 지를 도시한다. 도 4d 내지 도 4f는 차동 절개 부재가 산재된 섬유질 성분들을 갖는 조직들을 어떻게 맞물리고 붕괴시키고, 하지만 섬유질 성분들과 맞물릴 수 없어서 붕괴시킬 수 없는 지를 도시한다.
도 5a 내지 도 5c는 슈라우드에 장착된 절개 휠을 포함하는 상이한 예시적인 차동 절개 기기들의 조직 맞물림 단부를 도시한다. 도 5a 내지 도 5b는 절개 휠의 하나의 구성을 갖는 기기를 도시하고, 도 5c는 절개 휠의 상이한 구성을 갖는 다른 기기를 도시한다;
도 6a 내지 도 6d는 차동 절개 기기에서 예시적인 차동 절개 부재의 상이한 구성들을 도시하며, 차동 절개 부재의 회전축이 가요성이거나 관절식 연장 부재들을 갖는 차동 절개 기기들을 포함하는, 차동 절개 기기에 대해 많은 상이한 배향들을 어떻게 갖는지를 도시한다.
도 7a 및 도 7b는 절개 휠 또는 다른 차동 절개 부재 대신에 절개 와이어를 이용하는 예시적인 차동 절개 기기를 도시한다;
도 8a 내지 도 8c는 차동 절개 부재로서 가요성 벨트를 이용하는 예시적인 차동 절개 기기를 도시한다;
도 9a 내지 도 9c는 차동 절개 부재의 조직 맞물림 표면의 가변적인 노출이 차동 절개 기기의 작용을 어떻게 변하는지, 특히, 조직 맞물림 표면의 노출의 각도들의 범위를 도시한다;
도 10a 내지 도 10c는 차동 절개 부재의 조직 맞물림 표면의 가변적인 노출이 조직 상에 마찰력의 방향, 이에 따라 그 조직 상의 스트레인의 각도들을 어떻게 변화시키는 지를 도시한다;
도 11a 및 도 11b는 차동 절개 부재 옆으로 방출하는 물 출구들을 갖는 예시적인 차동 절개 기기를 도시한다;
도 12는 대향하는 마찰력을 생성하여, 차동 절개 부재 상의 토크를 감소시키는 2개의 대향하는 가요성 벨트들을 갖는 예시적인 차동 절개 기기를 도시한다;
도 13은 흡입 라인들, 수관들, 및 발광 다이오드들을 포함하는, 슈라우드에 배치된 다중 성분들을 갖는 예시적인 차동 절개 기기를 도시한다;
도 14는 예시적인 차동 절개 기기의 연장된 부재가 차동 절개 부재의 배치를 용이하게 하기 위해 벤딩가능한 영역과 함께 어떻게 관절식이 될 수 있는지를 도시한다;
도 15a 내지 도 15e는 차동 절개 부재들의 여러 가지의 중요한 치수들 및 특징부들(features)을 도시하는 상이한 예시적인 차동 절개 부재들을 도시한다;
도 16은 차동 절개 부재의 침임력의 레벨을 변화시키기 위한 하나의 예시적인 수단을 도시한다;
도 17 및 도 17b는 조직 맞물림 표면의 스캘러핑(scalloping)과 같은 특징부들이 조직에 걸쳐 이동할 때 가변적인 공격 각도들을 갖는 조직 맞물림 표면을 어떻게 초래하는 지를 도시한다;
도 18은 진동하는 차동 절개 부재의 회전 중심 및 무게 중심의 상대적인 배치들이 어떻게 차동 절개 기기가 진동하도록 할 수 있는 지를 도시한다;
도 19a 내지 도 19d는 예시적인 차동 절개 부재, 또는 이를 둘러싸는 슈라우드가 조직 맞물림 표면의 운동 방향에 수직인 방향으로 조직을 어떻게 잡아당기는 지를 도시한다. 도 19d는 이러한 스트레인이 조직 내부의 섬유질 성분들을 어떻게 정렬시켜, 조직 맞물림 표면에 의한 조직 붕괴를 용이하게 하는 지를 도시한다;
도 20은 차동 절개 부재가 조직을 어떻게 잡아당기고 간질 섬유들과 같은 섬유질 성분들을 어떻게 붕괴시키는 지를 포함하는, 예시적인 차동 절개 부재가 조직을 어떻게 붕괴시키는 지를 추가로 도시한다;
도 21a 내지 도 21c는 차동 절개 기기의 차동 절개 부재와 슈라우드의 상대 이동이 웨지 각도를 어떻게 변화시켜, 조직에서 더 많거나 더 적은 스트레인을 발생시킬 수 있는 지를 도시한다;
도 22는 샤프트의 회전을 차동 절개 부재의 왕복 진동으로 변환하기 위해 스카치 요크 메커니즘을 이용하는 차동 절개 부재를 위한 예시적인 왕복 메커니즘의 일례를 도시한다;
도 23a 내지 도 23c는 도 22에 도시된 스카치 요크 메커니즘을 추가로 도시한다;
도 24a 및 도 24b는 도 22에 도시된 스카치 요크 메커니즘을 추가로 도시한다;
도 25a 내지 도 24d는 얼마나 더 많은 차동 절개 부재가 환자의 조직에 대한 트라우마를 감소시키기 위해 덮힐 수 있는 지를 포함하는, 도 22에 도시된 스카치 요크 메커니즘을 추가로 도시한다;
도 26a 및 도 26b는 차동절개 기기가 또한 조직들의 날카로운 절개를 수행하도록 하기 위해 예시적인 차동 절개 부재에 후퇴가능한 블레이드가 어떻게 설치될 수 있는 지를 도시한다;
도 27a 및 도 27b는 차동 절개 기기가 겸자로서 작용하도록 하기 위해 예시적인 차동 절개 부재에 걸쇠 부재가 어떻게 설치될 수 있는 지를 도시한다;
도 28은 조직 맞물림 표면 및 측면 표면을 갖는 예시적인 차동 절개 부재를 도시한다;
도 29a 내지 도 29e는 도 28에 차동 절개 부재의 조직 맞물림 표면 및 측면 표면을 확대한 도면으로서, 조직 맞물림 표면은 밸리들과 돌출부들의 교대로 된 시리즈로 구성되는, 도면을 도시한다;
도 30은 도 28 및 도 29a 내지 도 29c에서 차동 절개 부재의 측면 표면이 조직을 어떻게 정렬하고 잡아당기는 지를 도시하며, 간질 섬유질 성분들과, 간질 섬유질 성분들의 잡아당김이 그 정렬을 어떻게 용이하게 하고, 밸리에 들어가고, 돌출부에 의해 찢어지는 지를 포함한다;
도 31은 조직의 섬유질 성분들이 어떻게 밸리에 들어가고, 잡아당겨지고, 돌출부에 의해 찢어지는 지를 상이한 도면으로 추가로 도시한다;
도 32는 완전한 예시적인 차동 절개 기기의 분해도를 도시한다;
도 33a 내지 도 33c는 도 32에서 차동 절개 기기의 차동 절개 부재를 확대한 도면을 도시하며, 스카치 요크 메커니즘이 회전 샤프트로 하여금 차동 절개 부재의 왕복 진동을 어떻게 구동하도록 하는 지를 강조한다;
도 34는 후퇴가능한 블레이드를 갖는 다른 예시적인 차동 절개 기기의 분해도를 도시한다;
도 35a 내지 도 35c는 도 34에서 차동 절개 기기의 차동 절개 부재의 확대도를 도시하며, 이러한 메커니즘이 또한 차동 절개 부재의 진동의 진폭을 변화시키는데 어떻게 사용될 수 있는 지를 포함한다.
도 36a 및 도 36b는 더 많은 공격적인 조직 맞물림 표면을 갖는 후퇴가능한 후크와 날카로운 절개를 위한 조직의 선택적인 슬라이싱을 허용하는 날카로운 엘보우(elobow)를 갖는 후크를 더한 것인 예시적인 후퇴가능한 블레이드를 도시한다;
도 37은 도 36a 및 도 36b에 도시된 후퇴가능한 후크가 복막과 같이 막 구조를 빠르고 안전하게 분리시키는데 어떻게 사용될 수 있는 지를 도시한다;
도 38은 피스톨 그립과 기기 삽입 튜브를 회전시킬 수 있는 능력을 가져, 이에 따라 차동 절개 부재의 진동 평면을 갖는 완전한 예시적인 차동 절개 기기를 도시한다;
도 39는 예시적인 차동 절개 기기가 수술용 로봇의 아암에 어떻게 설치될 수 있고, 선택적으로 전기 소작기를 위한 전기 전도성 패치가 어떻게 설치될 수 있는 지를 도시한다;
도 40은 관절의 말단에 전기 기계적 엑추에이터들을 갖는 차동 절개 기기의 예시적인 복강경 검사 버전을 도시한다.

본 명세서에 개시된 실시예들은 단단한 조직들을 붕괴시키지 않으면서, 부드러운 조직들을 별도로 분리시키는 무딘 절개를 위한 방법들 및 디바이스들을 포함한다. 특히, 일실시예에서, 차동 절개 복합 조직을 위한 차동 절개 기기가 개시된다. 차동 절개 기기는 핸들과, 제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 연장된 부재를 포함하고, 제 1 단부는 핸들에 연결된다. 차동 절개 기기는 또한 제 2 단부에 회전가능하게 부착되도록 구성된 차동 절개 부재를 포함하고, 차동 절개 부재는 적어도 하나의 조직 맞물림 표면을 포함한다. 차동 절개 기기는 회전축 둘레에서 차동 절개 부재를 기계적으로 회전시키도록 구성된 메커니즘을 더 포함하여, 이를 통해 적어도 하나의 조직 맞물림 표면이 복합 조직에 대해 적어도 하나의 방향으로 이동하도록 한다. 적어도 하나의 조직 맞물림 표면은 복합 조직과 선택적으로 맞물리도록 구성되어, 차동 절개 부재가 복합 조직에 프레스될 때, 적어도 하나의 조직 맞물림 표면은 복합 조직을 가로질러 이동하고, 적어도 하나의 조직 맞물림 표면은 복합 조직에서 적어도 하나의 부드러운 조직을 붕괴시키지만, 복합 조직에서 단단한 조직을 붕괴시키지 않는다.

다른 실시예에서, 복합 조직을 절개하기 위한 차동 절개 부재가 개시된다. 차동 절개 부재는 제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 바디를 포함하고, 제 1 단부로부터 제 2 단부로 중앙축이 이루어진다. 제 1 단부는 복합 조직으로부터 멀어지헤 향하도록 구성되고, 제 2 단부가 운동 방향을 따라 미끄러지듯이 이동하도록 차동 절개 부재를 이동시키는 구동 메커니즘과 맞물리도록 구성된다. 제 2 단부는 복합 조직쪽으로 향하도록 구성되는 조직-대면 표면을 포함한다. 조직-대면 표면은 조직-대면 표면 상의 운동 방향을 따라 배열된 적어도 하나의 돌출부와 적어도 하나의 밸리의 교대로 된 시리즈로 구성된 적어도 하나의 조직 맞물림 표면을 포함하여, 적어도 하나의 밸리와 적어도 하나의 돌출부의 교차부는 운동 방향에 수직인 방향의 성분을 소유하는 적어도 하나의 밸리 에지를 한정한다. 일실시예에서, 적어도 하나의 밸리 에지는 날카롭지 않다.

특히, "차동 절개 기기들"이 개시된다. "차동"이라는 용어는, 차동 절개 기기가 단단한 조직의 붕괴를 피하는 한편, 부드러운 조직을 붕괴시킬 수 있기 때문에 사용된다. 차동 절개 기기의 이펙터(effector) 단부는 단단한 조직과 부드러운 조직 모두로 구성된 조직에 대해 프레스될 수 있고, 부드러운 조직은 단단한 조직보다 더 용이하게 붕괴된다. 따라서, 차동 절개 기기는 복합 조직으로 프레스되고, 차동 절개 기기는 부드러운 조직을 붕괴시켜, 단단한 조직들을 노출시킨다. 이러한 차동 작용은 자동이다 - 디바이스의 설계의 기능. 무딘 절개를 위한 기존의 방법들보다 상당히 덜 관심을 요하고, 조직에 대한 돌발적인 손상 위험이 크게 감소된다.

본 출원의 목적을 위해, "부드러운 조직"은 무딘 절개 동안 분리되고, 찢어지고, 제거되거나, 그렇지 않으면 일반적으로 붕괴된 다양한 더 부드러운 조직들로서 한정된다. "목표 조직"은 혈관, 쓸개, 요도, 또는 신경 번들과 같이 무딘 절개 동안 격리될 조직 및 그 확보된 무결성으로서 한정된다. "단단한 조직"은 일반적으로, 타이트하게 패킹된 콜라겐 또는 다른 세포간 섬유질 매트릭스들의 하나 이상의 층들을 포함하여, 기계적으로 더 강력한 조직으로서 한정된다. 단단한 조직들의 예들은 혈관들의 벽들, 신경 섬유들의 외피들, 근막, 힘줄, 인대, 방광, 낭들, 심막들 및 많은 다른 것들을 포함한다. "복합 조직"은 부드러운 조직 및 단단한 조직 모두로 구성된 조직이고, 목표 조직을 포함할 수 있다.

도 3a, 도 3b, 및 도 3c는 단단한 조직들을 붕괴시키지 않으면서, 부드러운 조직을 별도로 붕괴시킬 수 있는 차동 절개 기기(300)의 이펙터 단부를 도시한다. 이 실시예에서, 절개 부재는 슈라우드(330) 내부의 공동(331) 내부에 유지되는 샤프트(320) 주위에서 회전하는 절개 휠(310)을 포함한다. 도 3a는 개별적인 부분들을 도시한다. 도 3b 및 도 3c는 조립체의 2가지 상이한 도면들을 도시한다. 절개 휠(310)은 모터 또는 적절한 트랜스미션 수단을 갖는 수동 구동 드라이브와 같은 여러 개의 메커니즘들 중 임의의 것에 의해 회전된다. 절개 휠(310)은, 단단한 조직이 아닌 부드러운 조직을 붙잡고 붕괴시킬 수 있는 조직 맞물림 표면(340)을 갖는다. 조직 맞물림 표면(340) 및 절개 휠(310)의 예들은 다른 경우 표면으로부터 작은 장애물들 또는 돌출부들(아래에 추가로 한정된)에 의해 커버된 표면, 또는 다이아몬드 그라인딩 휠 또는 연마 스톤을 포함한다. 슈라우드(330)는 절개 휠(310)의 한 부분만이 노출되도록 절개 휠(310)의 부분들을 숨긴다. 사용시, 절개 휠(310)은 대략 60 내지 대략 25,000 rpm으로 또는 대략 60 내지 대략 100,000 rpm으로의 범위를 갖는 속도로 회전하고, 속도는 조작자가 선택할 수 있다. 추가로, 절개 휠(310)의 회전 방향은 조작자에 의해 반대로 될 수 있다. 대안적으로, 절개 휠(310)은 일실시예에서 분당 약 60 내지 대략 20,000 사이클의 범위를 갖는 주파수로 진동(왕복 진동)할 수 있다. 다른 실시예에서, 절개 휠(310)은 분당 약 2,000 내지 1,000,000 사이클의 범위를 갖는 주파수로 진동(왕복 진동)할 수 있다.

절개 휠(310)은 단단한 조직이 아닌 부드러운 조직을 별도로 붕괴시킬 수 있는 "차동 절개 부재"(이후부터 "DDM"이라 불림)의 일례이다. 도 3d는 명백함을 위해 차동 절개 기기(300)의 나머지로부터 분리된 DDM(350)의 일실시예의 측면, 전면 및 경사도를 도시한다. DDM(350)은 바디(360)가 회전하는 회전축(365)을 갖는 바디(360)로 구성된다. 회전은 진동하거나(즉, 앞뒤로) 연속적일 수 있다. 바디(360)는 바디(360)의 외부 표면(361)의 적어도 일부분 위에 분포된 조직 맞물림 표면(370)을 갖는 외부 표면(361)을 갖는다. 비-조직 맞물림 표면(371)은 조직 맞물림 표면(370)에 의해 커버되지 않은 외부 표면(361)의 부분이다. 이 실시예에서, 조직, 특히 조직 맞물림 표면(370)과 접촉하는 외부 표면(361)의 부분이 조직을 슬라이싱할 정도로 충분히 날카로운 특징부들을 갖지 않아서, 나이프 에지들(메스 또는 가위와 같은)이 없고, 날카롭게 뾰족한 치형부(톱니와 같은)가 없고, 날카로운 코너가 없고, 날카로운 수단이 25 m 미만의 곡률 반경을 갖는 경우, 날카로운-에지형 플루팅(fluting)(드릴 비트 또는 관절경 검사 면도기와 같은)이 없어야 한다. DDM의 기존의 최대 치수들은 대략 3 내지 대략 20 mm이다. 대안적으로, 현미경 수술을 위한 작은 버전은 대략 2 내지 대략 5 mm에서 측정될 수 있다.

조직 맞물림 표면(370)은 바디(360)의 외부 표면(361)으로부터 복수의 돌출부들(375)(도 3d의 확대된 상세도로 도시된)로 추가로 구성되고, 각 돌출부(375)는 바디(360)의 외부 표면(361)의 국부적인 영역에 실질적으로 수직인 방향으로 트라우프(trough)로부터 피크(peak)로 측정된 돌출 길이(380)를 갖는다. 조직 맞물림 표면(370) 상의 상이한 돌출부들(375)은 모두 동일한 돌출 길이(380)를 가질 수 있거나, 상이한 돌출 길이들(380)을 가질 수 있다. 돌출부들(375)은 바람직하게 대략 1mm 미만의 돌출 길이(380)를 갖는다. 대안적으로, 몇몇 실시예들에 대해, 돌출 길이는 대략 1mm보다 크지만, 대략 5mm 미만읠 수 있다. 총괄적으로, 조직 맞물림 표면(370) 상의 모든 돌출부들(375)은 평균 돌출 길이(P_avg)를 갖는다. 돌출부들(375)은 갭들(385)에 의해 분리되어, 바람직하게 대략 0.1mm 내지 대략 10mm의 거리에 걸친다.

도 3d의 바디(360)는 선택적으로, 조직 맞물림 표면(370)이 회전축(365)으로부터 가변 거리들에 위치되도록 성형(shaped)될 수 있다. 따라서, 배치 반경(R)은 회전축(365)으로부터 조직 맞물림 표면(370) 상의 임의의 지점으로 회전축(365)에 수직인 평면에서 측정될 수 있다. 따라서, 가장 짧은 길이를 갖는 최소 배치 반경(R)_min 및 가장 긴 길이를 갖는 최대 배치 반경(R)_max이 있을 수 있고, 도 3d 및 도 3e에 도시된 바와 같이, R_min은 조직 맞물림 표면(370)이 DDM(350)의 표면(361)을 완전히 커버하지 않을 때마다 0보다 크다. 따라서, 바디(360)가 조직 맞물림 표면(370)이 회전축(365)으로부터 가변 거리들에 위치되도록 성형되면, (R_max - R_min) 은 0보다 더 클 것이다. DDM의 몇몇 실시예들에서, 이러한 관계(R_max - R_min)는 대략 1mm보다 더 크다. 다른 실시예들에서, 이러한 관계(R_max - R_min)는 P_avg.보다 더 크다. 대안적으로, 도 3d 및 도 3e에서의 예들에 도시된 바와 같이, R_min는 일반적으로 적어도 R_max.보다 5% 더 짧다. DDM에 대한 일반적인 크기들은 R_min > 대략 1mm 및 R_max < 대략 50mm이지만, 현미경 절개들을 위한 더 작은 버전들은 R_min > 대략 0.5 mm 및 R_max < 대략 5 mm의 더 작은 치수들을 가질 수 있다.

이제 도 3e를 참조하면, DDM의 4개의 상이한 실시예들은 측면도로 도시되고, 회전축(365)은 페이지의 평면에 수직이다. 회전축(365)에 수직인 평면에서 DDM의 단면 프로파일은 후속 단락들에 논의되는 바와 같이, 중요하다. DDM의 단면 프로파일에 대한 4가지 시나리오들이 아래에 제공된다.

DDM 유형 I: 단면 프로파일은 원형 또는 원의 웨지를 제외하고, 임의의 형태일 수 있다. 회전축(365)은 도 3d에 도시된 단면 내의 임의의 지점에 위치되고, 이것은 P_avg < (R_max - R_min)의 결과를 초래한다. 도 3d에서, DDM 유형 I은 규칙적인 단면 프로파일들 및 불규칙적인 단면 프로파일들을 포함할 수 있고, 이러한 불규칙적인 단면 프로파일들은 다양한 대칭들, 파도형/울퉁불퉁한/스캘럽트형 경계부들, 절단부들, 뒤얽힌 경계부들, 등을 포함한다. 이 예에서, DDM 유형 I는 2개의 단부 위치들 사이에서 왕복으로 진동한다(점선의 아웃라인들). 대안적으로, 운동은 회전적일 수 있다.

DDM 유형 II: 단면 프로파일은 원형 또는 원의 웨지이다. 회전축(365)은 단면 내의 임의의 지점에 위치되어, P_avg < (R_max - R_min) (즉, 회전축(365)은 원의 중심에 가깝지 않다)의 결과를 초래한다.

DDM 유형 III: 단면 형태는 원형 또는 원의 웨지이다. 회전축(365)은 원의 중심에 충분히 가까운 단면 내의 임의의 지점에 위치되어, P_avg ~ (R_max - R_min) ( 즉, 회전축(365)은 원의 중심에 거의 존재한다)의 결과를 초래한다.

DDM 유형 IV: 단면 형태는 주변(perimeter) 상에 규칙적으로 반복하는 특징부를 가져, 스캘러핑으로서, 단면 형태의 중심에 포함하는, 회전축(365)이 위치되는 어디든지에 상관없이 P_avg < (R_max - R_min)의 결과를 초래한다. 유형 I DDM 및 유형 IV DDM은, 회전축(365)이 단면 형태 내의 어디에나 있을 수 있고, 여전히 P_avg < (R_max - R_min)의 결과를 초래하도록 밀접하게 관련된다.

DDM의 스캘럽들, 울퉁불퉁함들, 또는 임의의 규칙적으로 반복하는 특징부는 조직 맞물림 표면(370)에서의 천공들 또는 구멍들을 포함하지 않고, 이 때문에 천공들의 벽들은 조직과 상당히 접촉하지 않는다. 예를 들어, 미국 특허 번호 6,423,078에 개시된 흡인 통로들은 연마 부재의 연마 표면에 구멍들을 포함하고, 이 표면은 조직 맞물림 표면으로서 작용한다. 이들 구멍들은 DDM들에 대해 개시된 특징부들을 포함하지 않는데, 이는 구멍들이 조직 맞물림 표면에서 유체 포트들로서만 작용하고, 흡인 통로들의 벽들이 조직을 지지하지 않게 되기 때문이다. 그럼에도 불구하고, 본 명세서에 개시된 DDM들은 이들과 같은 흡인 통로들을 포함할 수 있다.

유형 I 내지 IV의 DDM들은 또한 페이지의 평면으로부터 임의의 다양한 형태를 포함할 수 있다. 이전에 언급된 바와 같이, "회전축(365)에 수직인 평면에서 DDM의 단면 프로파일은 중요하다". 따라서, 도 3a 내지 도 3c에서의 절개 휠(310)은 DDM 유형 III의 일례이다.

도 3f는 도 3d에 도시된 DDM(350)과 유사한 DDM(390)을 도시한다. DDM(390)은 제 1 단부 및 제 2 단부(392)를 갖고, 제 1 단부(391)는 복합 조직(399)으로부터 멀어지게 향하게 되고, 메커니즘(미도시)과 회전가능하게 맞물려서, DDM(390)은 메커니즘에 의해 회전축(365) 주위에 회전된다. 메커니즘은 모터형 및 수동 드라이브들을 포함할 수 있다. 제 2 단부(392)는 복합 조직(399)쪽으로 향하고, 3개의 직교 반-축들에 의해 한정된 반-타원형 형태를 포함한다: 주 반-축(A), 제 1의 부 반-축(B), 및 제 2의 부 반-축(C)으로서, 주 반-축(A)은 제 1 단부(391) 및 제 2 단부(392)를 연결하는 라인의 방향에 놓이고, 부 반-축(C)은 회전축(365)에 평행하고 (즉, A는 회전축(365)에 수직이다); 부 반-축(B)은 주 반-축(A) 및 부 반-축(C) 모두에 수직이다. 반-타원형은 일정 범위의 형태들(예를 들어, A = B = C, A ≠ B ≠ C, A > B 및 A > C를 포함하는, 3개의 반-축들의 길이들 사이의 상이한 관계들이 있을 수 있다)을 가질 수 있다. 일실시예에서, A > B > C는 DDM에 대해 매우 효과적이다.

도 4a 내지 도 4c는 차동 절개 기기(300)의 이펙터 단부가 복합 조직의 절개에 어떻게 사용되 수 있는 지를 도시하며, 여기서 DDM은 절개 휠(310)이다. 도 4a에서, 조작자는 조직 질량(400)과 접촉하기 전 또는 접촉시, 화살표(410)로 표시된 바와 같이, 절개 휠(310)의 회전을 개시한다. 도 4b에서, 조작자는 이 후 무딘 절개가 목표 조직(420) 내에 도달하기 위해 절개 휠(310)의 노출된 조직 맞물림 표면(340)을 복합 조직(400)의 부피로 프레스한다. 도 4b에서 화살표(430 및 440)는 차동 절개 기기(300)의 2가지 가능한 조작자-실행된 운동들을 도시한다. 슈라우드(330) 외부에 노출된 절개 휠(310)의 조직 맞물림 표면(340)의 부분만이 조직(400)과 접촉하여, 조직 맞물림 표면(340)과 접촉하는 조직(400)의 그 부분을 붕괴시킨다. 조직 맞물림 표면(340)의 노출된 이동 부분이 의사에 의한 추가 작용 없이 (예를 들어, 의사가 조직(400)에 대한 차동 절개 기기(300)를 강하게 문지르지 않고도) 조직을 붕괴시킬 수 있기 때문에, 조직은 절개 휠(310)의 회전하는 절개 표면(340)을 조직(400)의 임의의 부분에 간단히 적용함으로써 붕괴될 수 있지만, 절개 휠(310)이 목표 조직(420)의 단단한 조직과 접촉할 때, 목표 조직(420)을 붕괴시키지 않는다. 화살표(430)의 화살표 머리에 의해 표시된 바와 같이, 조직(400)으로의 절개 휠(310)의 밀어 넣음이 "플런지(plunge)"이라는 것 - 절개 휠(310)은 단단한 조직을 붕괴시키지 않으므로 목표 조직(420)을 붕괴시키지 않기 때문에 조직(400)에 단단히 밀어 넣어질 수 있다는 것이 주지된다. 차동 절개 기기(300)의 다른 운동들은 조직(400)을 절개하는데 사용될 수 있고, 화살표(430 및 440)에 직교인 운동과, 곡선 운동들, 및 다른 3D 운동들을 포함한다. 도4c에 도시된 바와 같이, 일단 목표 조직(420)이 노출되었으면, 차동 절개 기기(300)는 후퇴될 수 있어서, 목표 조직(420)을 노출시킨다.

도 4d 내지 도 4f는 DDM의 일실시예가 부드러운 조직을 어떻게 붕괴시키고, 단단한 조직을 붕괴시키지 않는 지를 도시한다. 도 4d는 돌출부들(375)을 갖는 조직 맞물림 표면(340)을 갖는 절개 휠(310)로서 DDM의 단면을 도시한다. 절개 휠(310)은 페이지의 평면 안과 밖으로 이동하고, 샤프트(320)(미도시)는 페이지의 평면에 실질적으로 평행하다. 돌출부들(375)은 이에 따라 페이지의 평면을 통해 이동한다. 도 4d는 절개 휠(310), 조직 맞물림 표면(340)으로서 실질적으로 적소에 유지하는 부드러운 조직(400)의 부피를 추가로 도시하고, 돌출부들(375)은 페이지의 평면을 통해 진행한다. 거의 고정적인 부드러운 조직(400)에 상대적인 돌출부들(375)의 운동이 주어지면, 절개 휠(310)은 부드러운 조직(400)을 붕괴시킨다. 구체적으로, 부드러운 조직(400)은 섬유질 성분들(401) 및 겔-유사 물질(402) 모두로 구성된다. (부드러운 조직들은 종종 예를 들어 콜라겐 섬유들 및 섬유들의 작은 번들들과 같은 섬유질 성분들(401)과, 예를 들어 더 얇은 막들과 같은 얇은 시트 성분들을 갖는 세포간 물질로 구성되고, 물-팽창 겔-유사 물질들에 분산된다.) 돌출부들(375)은 겔-유사 물질(402)을 통해 미끄러지듯이 이동할 수 있어서, 개별적인 섬유질 성분들(401)(예를 들어, 지점들(450 및 451)에서)과 마주치고, 길리고; 섬유질 성분들(401)은 이 후 페이지의 평면 및 부드러운 조직(400)을 통해 절개 휠(310) 상의 돌출부들(375)의 상대 운동에 의해 찢어진다. 절개 휠(310)이 조직(400)에 더 깊게 밀어 넣어질 때, 돌출부들(375)은 점점 더 깊은 섬유질 성분들에 걸릴 것이고, 또한 이들을 찢을 것이다. 따라서, 분산된 성분들을 갖는 부드러운 조직들(400)은 DDM으로 절단될 수 있다.

도 4e는 도 4d에 비해 타이트하게 패킹된 섬유질 조직이 어떻게 절개 휠(310)에 의한 절단에 저항성이 있을 수 있는 지를 도시한다. 단단한 조직(403)은 평행하고, 교차되거나, 다른 조직화된 어레이들(예를 들어, 근막 및 혈관 벽들)에, 또는 타이트하게 패킹된 2D 및 3D 메쉬들(meshes)에 타이트하게 패킹되는 섬유질 성분들(401)로 종종 구성되고, 겔-유사 물질(402)은 섬유질 성분들(401)의 어레이들을 커버한다. 도 4e에서, 단단한 조직(403)은 타이트하게 패킹된 섬유질 성분들(401)의 층을 얇게 코팅하는 겔-유사 물질(402)(반점 영역)로 구성되고, 이들의 섬사들은 페이지의 평면에 수직인 장축들로 도시되어, 섬유질 성분들(401)의 단면은 원형으로서 도시된다. 이라한 이미지에서, 절개 휠(310)은 화살표(405)로 표시된 바와 같이, 페이지 상의 좌측-우측으로 왕복 진동하여, 단단한 조직(403)의 표면에 걸쳐 돌출부들(375)을 미끄러지듯이 이동한다. 이러한 단단한 조직(403)에서 섬유질 성분들(401)의 타이트한 패킹으로 인해, 돌출부들(375)은 섬유질 성분들(401)과 개별적으로 맞물리고 이에 걸릴 수 없고, 이에 따라 섬유질 성분들(401)을 찢을 정도로 충분한 응력을 가할 수 없다. 더욱이, 겔-유사 물질(402)은 연마제로서 작용하여, 돌출부들(375)이 단단한 조직(403)의 타이트하게 패킹된 섬유질 성분들(401)을 미끄러지게 하는 경향을 갖는다. 마지막으로, 절개 휠(310)에 노출된 단단한 조직(403)의 표면의 임의의 컴플라이언스는 단단한 조직(403) 또는 섬유질 성분들(401)에서의 응력 전개를 방지하여, 단단한 조직(403)이 절개 휠(310)에 의해 가해진 임의의 압력으로부터 멀어지게 편향하게 된다. 이에 따라 단단한 조직들(403)은 섬유질 및 시트 성분들(401)의 타이트한 패킹, 겔-유사 물질들(402)에 의한 이들 성분들의 연마, 및 단단한 조직(403)의 컴플라이언스의 조합에 의해 DDM들에 의한 붕괴에 저항성이 있다.

위에서 언급된 바와 같이, DDM의 운동은 회전성이거나 진동성일 수 있다. 조직의 특정 영역을 지나는 DDM 상의 지점의 속도는 DDM이 그 조직을 붕괴시킬 수 있는 능력에 크게 영향을 미친다. 도 4f는 접촉점(470)을 갖는 부드러운 조직(400)에 걸쳐 페이지의 평면 내에서 좌측-우측으로 미끄러지듯이 이동하는(양머리 화살표(460)로 도시됨) 절개 휠(310)을 도시한다. 접촉점(470)의 병진 이동 속도는 DDM의 회전 속도와, 회전 중심(미도시)으로부터 접촉점(470)을 분리하는 거리(480)에 의해 결정된다. 회전 운동에 대해, 병진 이동 속도는

와 동일하고, 여기서, D는 거리(480)이고,

는 초당 회전의 회전 주파수이다. 진동 운동에 대해, 병진 이동 속도는

이고, 여기서 D는 거리(480)이고,

는 초당 사이클 단위의 진동 주파수이고, X는 라디언 단위로 미끄러지듯이 이동된 각도이다. 차동 절개기에 대해, 거리(480)는 약 1mm 내지 약 40mm의 범위를 갖고, 회전 속도는 초당 대략 2 회전 내지 초당 대략 350 회전의 범위를 갖고, 진동 주파수는 약 2 Hz 내지 약 350 Hz의 범위를 갖고, 미끄러지듯이 이동하는 각도는 2^o 내지 270^o의 범위를 갖는다. 따라서, 차동 절개기 상의 접촉점(470)의 병진 이동 속도는 초당 약 1mm 내지 초당 약 60,000mm의 범위를 가질 수 있다. 일실시예에서, 대략 15mm의 거리(480), 약 45도(45^o)로 미끄러지듯이 이동하는 대략 100 Hz의 주파수를 갖는 진동 운동은, 초당 약 2400 mm를 산출하고, 다수의 부드러운 조직들에 대해 매우 효과적이다. 이것은, (도 4에 도시된 바와 같이) 조작자-실행된 운동들의 속도들이 절개 동안 DDM 상의 접촉점의 속도보다 항상 더 작은데, 이는 의사가 절개들 동안 신중하여, 그 기기들을 단지 느리게(통상적으로 초당 100 mm 미만) 이동하기 때문임을 의미한다는 것을 주지하자. 더욱이, DDM의 운동은 회전 운동(연속 회전 또는 왕복, 즉 앞뒤, 진동)으로부터 발생할 때 본 명세서 전체에 기재된다. 하지만, 전술한 바와 같이, DDM의 조직 맞물림 표면이 적절히 조직과 맞물리도록 조직에 대한 직선 운동을 포함하는 DDM의 임의의 운동이 사용될 수 있다.

DDM은 혈관 벽, 늑막, 심막, 식도, 담낭, 및 타이트하게 패킹된 섬유질 조직에 의해 구성되거나 커버된 거의 임의의 다른 기관 또는 조직에 대해 힘이 가해지고, DDM은 우측 손의 압력 하에 그러한 단단한 조직을 크게 붕괴시키지 않을 것이다. 이와 대조적으로, DDM은 장간막 또는 다른 부드러운 조직에 대해 힘이 가해질 수 있고, 부드러운 조직은 우측 손 압력 하에 급속히 붕괴할 것이다. 본 명세서에 개시된 바와 같이 다양한 DDM들 중 임의의 하나가 설치된 차동 절개기들은 폐에서의 엽들의 평면들 사이를 빠르게 절개하고, 흉부의 내부 벽으로부터 내부 흉부 동맥을 절개하고, 혈관벽들 및 폐 엽의 폐문에서의 세기관지를 분리시키고, 주변의 조직들로부터 식도를 절개하고, 섬유 번들들을 통하기 보다 그 사이에서 벌크 근육을 통해 관통하고, 근 섬유들로부터 근막과 힘줄을 절개하고, 절개된 근막을 세척하고, 분기된 혈관과 림프 구조들을 노출시키고, 포켓들(pockets)을 조직들로 절개하고, 많은 상이한 조직들에서 조직 평면들을 분리시키기 위해 본 발명자들에 의해 발견되었다. 차동 절개기의 용도는 광범위하고, 많은 잠재적인 이용들을 갖는다. 중요하게, 피부 및 수술용 장갑들의 조성물로 인해, 피부 또는 수술용 장갑들은 절단되지 않거나, 그렇지 않으면 심지어 상당한 압력이 가해질 때 DDM에 의해 붕괴될 수 없다. 따라서, 차동 절개기는 고유하게 사용하기에 안정하고, 이것은 수술 동안, 특히 의사의 손가락들이 절개점 근처에 있어야 할 때 이용을 간략화한다.

DDM들은 바람직하게 더 부드러운 폴리머들 및 탄성 중합체들(예를 들어, 70 미만의 쇼어 A)보다는 금속 또는 강성 폴리머(예를 들어, 70 이상의 쇼어 A)와 같은 강성 물질로 형성된다. 강성 물질의 이용은 더 부드러운 물질이 사용된 경우에 발생할 때, 조직 맞물림 표면으로부터의 돌출부들을 조직으로부터 멀어지게 편향시키는 것을 유지한다. DDM들 또는 그 성분 부분들은 벌크 물질로 가공될 수 있고, 조형술을 통해 구성되고, 종래 기술에 잘 알려진 임의의 수단(예를 들어, 사출 몰딩), 또는 종래 기술에 알려진 임의의 그러한 방법에 의해 몰딩된다.

DDM의 조직 맞물림 표면의 돌출부들은 여러 수단 중 임의의 수단에 의해 제조될 수 있다. 돌출부들은 코팅된 연마 제조업자 협회 표준 상에서 1000보다 더 거칠지만, 10보다 더 미세한 그릿을 이용하여 사포와 유사한 그릿을 통해 조직 맞물림 표면을 코팅함으로써 형성될 수 있다. 그릿은 다이아몬드, 카보런덤, 금속, 유리, 모래 또는 종래 기술에 알려진 다른 물질들로 구성된 입자들을 포함할 수 있다. 돌출부들은 샌딩, 샌드블래스팅, 가공, 화학 처리, 전기 방전 가공, 또는 종래 기술에 알려진 다른 방법들에 의해 DDM을 구성하는 물질의 표면에 형성될 수 있다. 돌출부들은 DDM의 표면에 직접 몰딩될 수 있다. 돌출부들은 조형술에 의해 표면 상에 형성될 수 있다. 돌출부들은 그릿의 입자들과 같이 불규칙적으로 성형될 수 있거나, 한정된 각면, 만곡된, 또는 경사진 표면들을 갖게 규칙적으로 성형될 수 있다. 돌출부들은 연장될 수 있고, 이들 돌출부들의 장축은 조직 맞물림 표면에 대해 일정 각도를 가질 수 있다. 돌출부들은 위로부터 조직 맞물림 표면을 볼 때 단면 형태를 갖고, 이 형태는 둥글고, 각면이거나, 복합일 수 있다. 돌출부들의 단면 형태들은 DDM의 진행 방향에 대해 배향될 수 있다.

조직을 습식으로 유지하는 것은 차동 절개에 도움을 준다. 잘-습식된 단단한 조직은 더 잘 연마되어, DDM에 의한 붕괴를 크게 감소시킨다. 이와 대조적으로, 잘-습식된 부드러운 조직은 물-팽창 및 부드럽게 남아있어, 개별적인 섬유들의 간격(spacing)을 분리시키고, DDM의 조직 맞물림 표면으로부터 돌출부들과 맞물리고 이에 의해 찢어지는 것을 용이하게 한다. 조직의 습식은 절개 동안 생리 식염수를 이용해 조직을 간단히 세척하는 것을 포함하는 임의의 여러 수단에 의해 달성될 수 있다. 세척은 세척 라인과 같이 수술에 이미 사용된 절차들을 통해, 또는 아래에 개시된 디바이스들 중 하나에 의해 수행될 수 있다. 추가로, 조직의 습식, 이에 따라 또한 DDM의 조직 맞물림 표면은 붕괴된 조직을 갖는 조직 맞물림 표면의 막힘을 감소시킨다.

도 5a 및 도 5b는 원형 실린더(510)로서 구성된 DDM 유형 III을 갖는 차동 절개 기기(500)의 이펙터 단부의 다른 실시예를 도시한다. 도 5a는 샤프트(520)가 슈라우드(530)로부터 분리되는, 원형 실린더(510)를 도시한다. 조직 맞물림 표면(540)은 원형 실린더(510)의 측면을 커버한다. 양머리 화살표는 회전축(575) 주위의 회전을 나타낸다. 도 5b는 노출된 조직 맞물림 표면(540)의 한정된 부분과 사용하기 위해 구성된 양쪽 부분들을 도시한다.

도 5c는 슈라우드 및 DDM, 여기서 다른 DDM 유형 III에 대한 상이한 구성을 갖는 차동 절개 기기의 이펙터 단부의 다른 실시예를 도시한다. 도 5c는 샤프트(570)가 슈라우드(580)로부터 분리되는, 절개 휠(560)을 갖는 차동 절개 기기(550)를 도시한다. 조직 맞물림 표면(590)은 절개 휠(560)의 주변부(periphery)를 커버한다. 양머리 화살표는 회전축(575)을 나타낸다. 도 5d는 노출된 조직 맞물림 표면(590)의 한정된 부분과 사용하기 위해 구성된 양쪽 부분들을 도시한다. 이 구성은 문제가 있는데, 이는 슈라우드(580)가 조직에 대해 조직 맞물림 표면(590)을 위치시키는데 어려움이 있고, 슈라우드(580)가 조작자의 시야를 차단하기 때문이다.

도 6a는 조작자를 위한 핸들(610)을 포함하는 차동 절개 기기(600)의 일실시예를 도시한다. 핸들(610)은 핸들(610)에 연결된 제 1 단부(621) 및 DDM(630)에 연결된 제 2 단부(622)를 포함하는 연장된 부재(620)에 연결된다. 연장된 부재(620)는 더 짧아질 수 있어서, 공개된 수술을 위한 기기 상에서 DDM(630)의 더 양호한 수동 제어를 허용하거나, 더 길어질 수 있어서, 차동 절개 기기(600)가 복강경 검사 기기가 되도록 한다. 스카치 요크 또는 크랭크/슬라이더를 위한 회전 구동 샤프트와 같이 DDM(630)을 회전하기 위한 구동 메커니즘들은 길거나 짧은 임의의 연장된 부재(620)에 쉽게 적응되거나, DDM(630)을 구동할 수 있는 임의의 디바이스에 적응된다. DDM(630)은 제 2 단부(622)에서 연장된 부재(620)에 회전가능하게 장착된 유형 III DDM이어서, DDM(630)은 양머리 화살표로 표시된 바와 같이, 회전축(640) 주위에서 왕복으로 진동한다(회전축(640)은 도 6a에서 페이지의 평면에 수직이다). 제 1 단부(621) 및 제 2 단부(622)는 연장된 부재(620)의 중심선(650)을 한정한다. 중심선(650)이 제 2 지점(622)에 접근할 때, 중심선(650)의 목표(651)와, 회전축(640)은 이에 따라 표현 각(670)(미도시- 페이지에 수직임)을 한정한다. 이 예에서, 표현 각(670)은 90^o이다(즉, 회전축(640)은 탄젠트(651)에 수직으로 정렬된다). 핸들(610)보다는, 연장된 부재(620)의 제 1 단부(621)는 로봇 수술을 위한 로봇의 아암에 부착될 수 있다. DDM은 DDM을 이동시키거나 회전시킬 수 있는 임의의 다른 디바이스에 쉽게 적응될 수 있다.

도 6b는 중심선에 평행한 회전축을 갖는 유사한 차동 절개 기기(601)의 다른 실시예를 도시한다. 핸들(610)은 핸들(610)에 연결된 제 1 단부(621) 및 유형 III DDM(631)에 연결된 제 2 단부(622)를 포함하는 연장된 부재(620)에 연결된다. DDM(631)은 제 2 단부(622)에서 연장된 부재(620)에 회전가능하게 장착되어, DDM(631)은 회전축(640) 주위에서 왕복으로 진동한다. 회전축(640)은 도 6에서B 페이지의 평면에 평행하다. 제 1 단부(621) 및 제 2 단부(622)는 중심선(650)이 제 2 단부(622)에 접근할 때 탄젠트(651)와의 연장 부재(620)의 중심선(650)을 한정한다. 회전축(640)은 이에 따라 탄젠트(651)에 평행하게 정렬된다(즉, 표현 각(670)은 0^o이다). (다시, 표현 각(670)은 도 6b에 도시되지 않는데, 이는 표현 각이 0^o이기 때문이다.) 차동 절개 기기(601)는 이에 따라 도 5c에서 차동 절개 기기(550)와 유사하여, 조작자의 시야를 차단하지 않고도 조직에 대해 DDM(631)의 조직 맞물림 표면을 위치시키는 것이 어렵다는 것을 포함하는 유사한 한계들을 갖는다.

도 6c는 중심선(650)이 제 2 지점(622)에 접근할 때 만곡된 중심선(650) 및 중심선(650)에 대한 탄젠트(651)를 갖는 만곡된 연장된 부재(620)를 갖는 차동 절개 기기(603)의 다른 실시예를 도시한다. 회전축(640)은 표현 각(670)을 형성하는 탄젠트(651)에 수직이고, 이것은 이 예에서 90^o이다. 연장된 부재(620)는 유사하게 벤딩되고, 결합되고, 관절식이 되거나, 그렇지 않으면 복수의 부분들로 만들어질 수 있다. 모든 경우들에서, 표현 각(670)은 제 2 지점(622)에 접근할 때 중심선의 탄젠트 및 DDM의 회전축에 의해 형성된다.

도 6d는 도 6b에서 차동 절개 기기(602)와 유사한 차동 절개 기기(604)의 다른 실시예를 도시한다. 핸들(610)은 핸들(610)에 연결된 제 1 단부(621) 및 유형 III DDM(631)에 연결된 제 2 단부(622)를 포함하는 연장된 부재(620)에 연결된다. DDM(631)은 제 2 단부(622)에서 연장된 부재(620)에 회전가능하게 장착되어, DDM(631)은 회전축(640) 주위에서 왕복으로 진동한다. 회전축(640)은 도 6b에서 페이지의 평면에 평행하다. 제 1 단부(621) 및 제 2 단부(622)는 중심선(650)이 제 2 지점(622)에 접근할 때 탄젠트(651)와의 연장된 부재(620)의 중심선(650)을 한정한다. 회전축(640)은 이에 따라 탄젠트(651)에 비-제로 각도로 정렬된다( 즉, 표현 각(670)은 0^o 내지 90^o에 있다). 바람직한 실시예들에서, 표현 각(670)은 도 5c 및 도 6b에서 차동 절개 기기(603)에 대해 설명된 이유들로 인해 0^o와 동일하지 않다.

도 7a 및 도 7b는 DDM으로서 절개 와이어(710)를 이용하는 차동 절개 기기(700)의 이펙터 단부의 다른 실시예를 도시한다. 도 7a는 조립된 디바이스를 도시한다. 절개 와이어(710)는 슈라우드(730)의 후방 표면(726)으로부터의 거리(725)를 튀어나오고, 절개 와이어(710)는 제 1 포스트(720)로부터 빠져나가고, 갭(722)에 걸치고, 슈라우드(730)의 단부 상에서 제 2 포스트(721)에 들어간다. 절개 와이어(710)는, 절개 와이어(710)의 노출된 섹션이 도 7a에서 갭(722)에 가로질러 화살표(723)로 표시된 방향으로 진행하도록 구동된 와이어의 연속적인 루프이다.

도 7b는 절개 와이어(710)의 루프 및 구동 메커니즘을 표시하는 차동 절개 기기(700)의 이 실시예의 개략적인 측면도를 도시한다. 절개 와이어(710)는 제 1 포스트(720)에 수용된 제 1 휴지(idler) 베어링(750)에 걸쳐 통과하고 제 1 포스트(720)로부터 빠져나가는 연속적인 루프이다. 절개 와이어(710)는 갭(722)에 가로질러 진행하여, 화살표(723) 방향으로 이동하고, 제 2 휴지 베어링(751)에 걸쳐 통과하는 제 2 포스트(721)에 들어간다. 절개 와이어(710)의 루프는, 예를 들어 만곡된 화살표(724)의 방향으로 모터에 의해 회전되는 구동 휠(760)에 걸쳐 통과하는 슈라우드(730)에서 추가로 뒤로 진행한다. 따라서, 구동 휠(760)의 회전은 절개 와이어(710)를 구동한다. 절개 와이어(710)가 임의의 단면 형태를 갖는 가요성 선형 요소일 수 있어서, 원형 단면 형태의 와이어 대신에, 절개 와이어(710)가 조직 맞물림 표면을 수용하는 바깥쪽을-향하는 측면을 갖는 가요성 프랫 벨트일 수 있다는 것이 주지된다. 유사하게, 절개 와이어(710)는 휴지 베어링들(750 및 751)에 걸쳐 회전하도록 하는 와이어보다 더 큰 직경을 갖는 가요성 코드일 수 있고; 가요성 코드는 조직 맞물림 표면을 갖는다. 추가로, 절개 와이어(710)와 후방 표면(726) 사이의 거리(725)는 임의로 크거나 작을 수 있는데, 예를 들어, 거리(725)는 절개 와이어(710), 후방 표면(726) 및 제 1 포스트(720) 및 제 2 포스트(721)에 의해 둘러싸인 상당한 영역을 생성할 정도로 충분히 클 수 있어서, 제거될 목표 조직을 둘러쌀 수 있다. 이와 대조적으로, 거리(725)는, 절개 와이어(710)가 슈라우드(730)의 표면을 따라 이어지는 경우, 또는 심지어 뒤로부터 절개 와이어(710)를 지지하는 약간의 수용 그루브에서 제로가 될 수 있다. 그러한 수용 그루브는 반-원형의 단면 형태를 가질 수 있어서, 절개 와이어(710)의 단면 형태의 단지 일부분만을 절개될 조직에 노출시킬 수 있다. 추가로, 후방 표면(726)의 형태는 평평할 수 있거나, 굴곡지고, 미묘하게 또는 확연하게 될 수 있거나, 만곡된 표면은 볼록 영역들, 오목 영역들, 또는 그 조합을 수용할 수 있다.

도 8a 내지 도 8c는 DDM으로서 가요성 벨트를 이용하는 차동 절개 기기(800)의 이펙터 단부를 도시한다. 도 8a는 개별적인 부분들을 도시한다. 가요성 벨트(840)는 외부 조직 맞물림 표면(850)을 갖는다. 가요성 벨트(840)는 샤프트(820) 주위를 회전하는 휴지 휠(810)에 걸쳐 진행하고, 이들 모두는 슈라우드(830)에 수용된다.

도 8b는 노출된 가요성 벨트(840)의 조직 맞물림 표면(850)의 한정된 부분만을 갖는 차동 절개 기기(800)의 조립된 이펙터 단부를 도시한다.

도 8c는 가요성 벨트(840)와 같은 가요성 벨트가 어떻게 구동되 수 잇는 지의 일례의 개략적인 평면도를 도시한다. 휴지 휠(810) 및 구동 휠(860)은 슈라우드(830) 내부에 장착된다. 가요성 벨트(840)는 휴지 휠(810) 및 구동 휠(860) 주위를 감싼다. 구동 휠(860)은 만곡된 화살표(870)로 표시된 방향으로 가요성 벨트(840)가 구동되도록 회전하게 전력 공급된다. 슈라우드(830) 외부에 노출된 조직 맞물림 표면(850)은 조직을 붕괴시키는데 사용된다. 구동 휠(860)은 모터, 핸드 크랭크 등과 같은 여러 메커니즘들 중 임의의 것에 의해 구동될 수 있다. 구동 휠(860) 및 휴지 휠(810)은 우측 원형 실린더들일 필요가 없을 뿐 아니라, 그 회전축들이 평행할 필요도 없다.

슈라우딩(shrouding)의 외부의 조직 맞물림 표면들의 노출 정도는 종래의 예들에 도시된 것들보다 더 크거나 더 작을 수 있다. 사실상, 노출을 변경하는 것은 차동 절개 기기들의 작용의 여러 양상들을 변화시킨다.

먼저, 더 큰 노출은 조직 맞물림 표면의 노추된 영역을 증가시키고, 이것은 단위 시간당 붕괴된 조직의 양을 증가시키고, 제거된 조직의 표면적을 증가시킨다. 따라서, 노출을 감소시키는 것은 조직의 더 정밀한 제거를 허용하지만, 제거된 물질의 총량을 감소시킨다. 두번째로, 노출을 증가시키는 것은 노출된 조직 맞물림 표면의 각도를 변화시킨다. 슈라우드에서 애퍼처(aperture)(900)에 의해 제어된 조직 맞물림 표면(850)의 연속적으로 제한된 노출을 통해 차동 절개 기기(800)의 이펙터 단부의 개략적인 평면도를 도시한 도 9a 내지 도 9c를 고려하자. 애퍼처(900)는 도 9a에서 가장 크고, 도 9c에서 가장 작다. 노출이 제한될 때, 조직 맞물림 표면(850)에 법선의 화살표들의 각도들의 범위는 감소한다. 도 9a에서, 조직 맞물림 표면(850)은 순방향으로 그리고 측면들 상에서 붕괴된다. 도 9c에서, 조직 맞물림 표면(850)은 순방향으로만 붕괴된다. 따라서, 조직 맞물림 표면(850)이 조직에 적용될 때, 상이한 접촉 방향들은 노출된 조직 맞물림 표면의 각도에 따라 적용된다.

두번째로, 조직 맞물림 표면(850)의 노출의 이러한 증가하는 각도는 또한 조직의 접촉된 표면이 잡아당겨지는 각도들 및 기기 상의 토크 모두를 변화시킨다. 조직 맞물림 표면(1010)의 적용에 의해 생성된 조직(400) 상의 마찰을 도시하는 도 10a 내지 도 10c를 고려하자.

도 10a에서, 조직 맞물림 표면(1010)은 화살표(1020)의 방향으로 이동한다. 이것은 화살표(1030)의 방향으로 마찰력을 발생시킨다. 접촉 영역이 더 커질수록, 마찰력은 더 커진다. 마찰력은 조직(400)을 측면으로 잡아당겨(화살표(1030) 방향으로), 조직(400)을 전단하고, 반대 화살표 방향(1020)으로 조직 맞물림 표면(1010)에 힘을 가한다. 조직 맞물림 표면(1010)이 조작자에 의해 유지된 지점(1040)으로부터의 일정 거리에서 기기(1060) 상에 장착되면, 마찰력은 지점(1040) 주위에 토크(1050)를 위치시킨다. 이러한 토크는, 기기(1060)의 지점(1040)에 대향하는 단부(1070)가 원하는 적용 지점으로부터 멀어지게 잡아당겨지도록 할 수 있어서, 절개의 제어를 더 어렵게 한다. 따라서, 조직 맞물림 표면의 노출 정도는 마찰력을 감소시키고, 핸들 상의 토크를 감소시킴으로써 제어를 개선한다.

도 10b는 원형 조직 맞물림 표면(850)이 조직 맞물림 표면(850)에 법선, 이에 따라 원형 조직 맞물림 표면(850) 상의 조직(400)의 접촉 범위에 따라 상이한 방향들로 마찰력을 어떻게 발생시키는 지를 도시한다. 조직(400) 상의 결과적인 다방향 전단력은 조직(400)에서 더 복잡한 스트레인 패턴들을 발생시킨다. 도 10a에서와 같이, 마찰력은 여전히 슈라우드(830)의 팁 상의 순 상향력(1080)을 발생시키지만, 슈라우드(830)의 팁 상의 순 좌측/우측(조직(400) 안으로 그리고 이로부터) 힘을 발생시키지 않는다. 도 10c는 좁아지는 애퍼처(900)에 의한 조직 맞물림 표면(850)의 노출의 감소가 조직 상의 마찰력을 더 1차원적으로 만들어, 조직에서의 스트레인 패턴들을 간략화하는 것을 도시한다.

조직에 대한 마찰의 이러한 논의에도 불구하고, 습식된 조직들에 대해 전수한 바와 같이, 본 명세서에 기재된 DDM은 복합 조직에 대해 낮은 마찰을 가질 때 효과적인 비정상적인 품질을 갖는다. 비-조직 맞물림 표면 및 조직 맞물림 표면은 심지어 전체 DDM이 수술용 연마제 또는 히드로겔 연마제와 같은 연마제로 완전히 침수될 때 효율적이다.

수술시, 바디의 다른 부분들로의 조직들의 의도되지 않은 운송을 최소화하는 것이 바람직하다. 조직의 붕괴된 조각들은 본 명세서에 개시된 차동 절개 기기들의 조직 맞물림 표면들에 접착될 수 있다. 의도되지 않은 운송은 2가지 방식들로 최소화될 수 있다. 먼저, 도 10b 및 도 10c에 도시된 바와 같이 애퍼처(900)의 형태를 좁아지게 하는 것과 제어하는 것은, 조직 맞물림 표면(850)에 접착되는 붕괴된 조직의 단편들이 슈라우드 상에 증착되거나 이에 들어가기 전에 짧은 거리로 운송될 것이다. 유사하게, 이들이 관성에 의해 조직 맞물림 표면(850)에 부착되지만, 이로부터 법선으로 멀리 던져지면, 애퍼처(900)를 좁아지게 하는 것은 접착을 위해 이용가능한 표면적, 접착을 위해 이용가능한 시간 및 물질이 가속화될 수 있는 거리를 감소시킬 것이다. 두번째로, 조직 맞물림 표면(850)은 조직 접착에 저항성있게 만들어질 수 있다. 조직 맞물림 표면(850)의 표면 처리는 화학 처리, 증기 증착, 스퍼터링 및 다른 것들과 같이 종래 기술에 알려진 여러 기술들 중 임의의 것에 의해 달성될 수 있다. 예를 들어, 여러 알려진 방법들(예를 들어, 딥 코팅, 화학 증착, 실란과 같은 화학 가교 결합 등) 중 임의의 것에 의해 조직 맞물림 표면(850)을 플루오르화하는 것은 친수성 물질들 및 탄소-계 소수성 조직 성분들 모두에 의해 조직 맞물림 표면(850)을 조직 접착에 저항성있게 만들 수 있다. 일실시에에서, 다이아몬드/카바이드 코팅된 조직 맞물림 표면들이 사용될 수 있고, 이들 표면들에 조직 접착을 할 가능성이 훨씬 적어진다는 것을 발견하였다.

물질들의 운송은 또한 연속적인 단방향성 또는 연속적인 회전 운동보다는, DDM의 진동(왕복) 운동의 이용에 의해 감소될 수 있다. 진동은 진동의 거리를 초과하는 거리들에 걸친 운송을 방지하고, 이것은 회전의 수 도(예를 들어, 5도 내지 90도)보다 클 수 있다. 임의의 수의 메커니즘들은 스카치 요크 또는 크랭크/슬라이더와 같이 회전 모터를 이용한 왕복 진동 운동을 구동하는데 사용될 수 있다.

조직 접착은 또한 조직 맞물림 표면(850)의 유효성을 감소시키기 위한 문제이다. 조직 맞물림 표면(850)의 막힘은 조직 맞물림 표면(850)에 걸쳐 물질의 두꺼운 코팅을 생성하여, 연마하는 부드러운 조직에서 훨씬 더 효율적이게 한다. 위에서와 같이, 표면을 조직들에 의한 접착에 대해 저항성있게 만드는 것은 이 문제를 감소시킨다. 플루오르화된 조직 맞물림 표면들 및 다이아몬드/카바이드 조직 맞물림 표면들은 특히 지방 조직들을 붕괴시킬 때, 쉽게 막히지 않는다.

막힘은, 또한 조직이 습식이 되는 경우, 그리고 추가로 조직 맞물림 표면(850)에 이전에 논의된 바와 같이, 물이 부어지는 경우 감소된다. 도 11a 및 도 11b는 3개의 물 출구(1111)의 제 1 어레이가 슈라우드(830)로부터 조직 맞물림 표면(850)을 벗어나 방출하는 차동 절개 기기(1100)를 도시한다. 3개의 물 출구(1112)의 제 2 어레이는 조직 맞물림 표면(850)의 대향 측면 상에서 방출한다. 물 출구들의 다른 배치들이 가능하다. 도 11a는 사시도로 고체 모델을 도시한다. 도 11b는 물 튜브(1121)가 물, 또는 생리 식염수와 같은 다른 유체를 물 출구(1111)로의 슈라우드(830)의 한 측면 내부에 그리고 이에 전달하고, 제 2 물 튜브(1122)가 유체를 물 출구(1112)로의 슈라우드(830)의 다른 측면 내부에 그리고 이에 전달하는 차동 절개 기기(1100)의 개략도를 위한 평면도를 도시한다. 물 출구들(1111 및 1112)는 애퍼처(900)의 대향 측면들로부터 방출하여, 유체를 조직 맞물림 표면(850)의 양쪽 측면들에 제공한다. 물 출구들로부터 방출된 유체는 선택적으로, 생리학적 활성 물질들을 운반할 수 있고, 액체에 분해되거나 현탁될 수 있다. 생리학적 활성 물질들은 다양한 약품 혼합물들(항생제, 항염증제 등) 및 활성 생체 분자들(예를 들어, 사이토카인, 콜라게나아제 등)을 포함할 수 있다.

조직 맞물림 표면들(850)의 적절한 배치는 무딘 절개 동안 장점을 제공하는데 사용될 수 있는 조직들 상에 마찰력을 생성한다. 도 12는 애퍼처(1230)에 노출된 2개의 대향하는 가요성 벨트들(1201 및 1202)을 갖는 차동 절개 기기(1200)를 도시한다. 각 벨트는 휴지(1211)에 걸쳐 이어지는 가요성 벨트(1201) 및 휴지(1212)에 걸쳐 이어지는 가요성 벨트(1202)를 가지고 도 10b에서와 같이 구성되지만, 가요성 벨트들(1201 및 1202)은 서로에 대해 대향하는 관점으로 순환한다. 따라서, 가요성 벨트(1201) 및 가요성 벨트(1202)는 화살표(1203 및 1204)에 의해 도시된 것과 동일한 방향으로, 하지만 화살표(1271 및 1272)에 의해 도시된 바와 같이, 조직(1205)에 노출될 때 반대 방향들로 나란히 이어진다. 따라서, 가요성 벨트(1201)는 순 힘(1251)을 아래로 생성하고, 가요성 벨트(1202)는 순 힘(1252)을 슈라우드(1220) 상에서 위로 생성하며, 이들 힘(1251 및 1252)은 취소되어, 슈라우드(1220) 상에서 순 힘이 거의 없거나 전혀 없게 남아있게 된다. 이것은 차동 절개 기기(1200)(도 10a에 기재된 바와 같이)의 임의의 토크화를 제거하여, 조작자가 제어를 더 용이하게 한다. 추가로, 가요성 벨트들(1201 및 1202)의 반대 운동 방향(1271 및 1272)은 절개 동안 조직(1205) 상에 대향하는 마찰력을 생성하여, 양머리 화살표(1260)에 의해 식별된 영역에서 조직(1205)을 떨어지게 잡아당긴다. 이러한 잡아당김 작용은 양머리 화살표(1260)의 영역에서 조직을 찢어냄으로써 무딘 절개를 용이하게 할 수 있다. 슈라우드(1220) 내의 가요성 벨트들(1201 및 1202) 사이의 갭(1280)이 변할 수 있고, 가요성 벨트들(1201 및 1202)이 접촉하도록 0으로 감소될 수 있다는 것이 주지된다. 가요성 벨트들(1201 및 1202) 사이의 접촉은 구동 매카니즘이 가요성 벨트들(1201 및 1202)의 진행 속도에 매칭하는 데 도움이 될 수 있다. 사실상, 가요성 벨트들(1201 및 1202) 사이의 마찰은 다른 벨트, 이 예에서 1202를 구동하기 위해 하나의 벨트, 이 예에서 1201를 허용할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 모터는 가요성 벨트(1201)를 활성적으로 구동할 수 있고, 가요성 벨트(1202)는 이 후 가요성 벨트(1201)에 의해 구동된다. 이것은 2개의 벨트들에 대한 구동 메커니즘을 간략화할 수 있다.

도 13은 차동 절개 기기(1300)의 슈라우드(1330)가 다른 항목들을 수용할 수 있어서, 더 큰 기능성을 어떻게 허용하는 지를 도시한다. 절개 휠(810)은 애퍼처(900)에서 노출된다. 흡입 라인들(1301 및 1302)은 조직 맞물림 표면(850) 근처의 슈라우드(1330)의 전면에 연결될 수 있어서, 물 출구들(1111 및 1112)을 통해 방출하는 물 튜브들(1121 및 1122)로부터의 유체와 같이 붕괴 또는 과도 유체로부터 임의의 파편을 제거하는데 도움을 준다. 발광 다이오드들(LED들)은 무딘 절개를 위한 영역을 더 양호하게 조명하기 위해 슈라우드(1330) 상에 위치될 수 있고; 예를 들어, LED들(1311 및 1312)은 각각 케이블들(1313 및 1314)에 의해 전력을 공급받고, LED들(1311 및 1312)로부터의 광은 붕괴 영역에서 조직을 직접 조명한다.

도 14는 차동 절개 기기(1400)의 연장된 부재(1410)가 벤딩가능한 영역(1430)과 함께 어떻게 관절식이 될 수 있어서, 사용자가 DDM(1420)의 배치를 용이하게 하기 위해 연장된 부재(1410)의 변동가능한 벤딩을 달성할 수 있다는 것을 도시한다. 위치(1)에서, 연장된 부재(1410)는 일직선이다. 위치(2)에서, 그리고 위치(3)에서, 연장된 부재(1410)는 벤딩가능한 영역(1430)에서 연속적으로 벤딩되어, DDM(1420)는 위치(1)에서의 순방향-면으로부터 위치(3)에서의 측면-면으로 이동한다. 벤딩가능한 영역(1430)은 벤딩을 허용하기 위해 관절식 조인트 또는 임의의 다른 메커니즘일 수 있다.

도 15a 내지 도 15e는 상이한 DDM들을 도시하며, DDM들의 여러 중요한 치수들 및 특징부들을 도시한다. 도 15a는 회전 조인트(1510) 주위에서 회전하는 DDM(1500)의 평면도를 도시한다. DDM(1500)의 작동은 양머리 화살표(1506)에 의해 도시된 바와 같이, 위 아래로 왕복으로 진동하도록 하여, 조직 맞물림 표면(1520)(거친 섹션)은 반경 R_A을 갖는 호를 통해 스윙한다. DDM(1500)의 진동은 ±90도의 범위를 통해 스윙할 수 있다. 조직 맞물림 표면은 회전 평면(회전 평면에 수직인 평면 - 본 명세서에서 페이지의 평면)에서 최소 반경 R_S을 갖는다.

도 15b는 2개의 연속적인 연장된 도면들에 대한 단면의 측면도를 도시한다. (이에 따라 DDM(1500)은 이 도면에서 페이지 안 밖으로 진동한다.) 제 1 측면(1530) 및 조직 맞물림 표면(1520)은 제 1 마진(margin)(1540)에서 결합하여, 곡률 반경 R_E을 갖고, 제 2 측면(1531) 및 조직 맞물림 표면(1520)은 제 2 마진(1541)에서 결합하여, 곡률 반경 R_E을 갖고, 여기서 제 1 마진(1540) 및 제 2 마진(1541)의 곡률 반경들은 상이할 수 있지만, 제 1 마진(1540) 및 제 2 마진(1541)이 날카롭지 않도록 충분히 커야 한다. 조직 맞물림 표면(1520)은 최대 길이 L_max를 갖는 돌출부들(1550)에 의해 생성되어, 최내각 트라우프로부터 최외각 피크로의 특징부의 최대 길이로서 한정된다.

도 15c는 표면 특징부들(1560)에 의해 형성된 스캘럽핑된 조직 맞물림 표면을 갖는 상이한 DDM(1501)을 도시한다. 여기서, 표면 특징부(1560)는 볼록한 로브이지만, 표면 특징부(1560)는 최소 곡률 반경R_S을 갖는 조직 맞물림 표면(1520) 상의 임의의 규칙적이거나 반복적인 특징부일 수 있다. 더욱이, 표면 특징부들은 도 15d 및 도 15e에 도시된 바와 같이, 회전 평면에 있지 않은 프로파일을 가질 수 있다. 도 15d는 사시도를 도시하고, 도 15e는 단부도를 도시한다. 도 15e에서 삽입부들은 45^o 각도를 따라 취한 DDM(1502)의 연속적으로 확대된 섹션들을 도시한다. DDM(1502)은 45^o 에서의 평면에서 회전 평면으로의 프로파일을 갖는 표면 특징부들(1570)을 갖는다. 도 15c에서의 DDM(1501)에서와 같이, DDM(1502)의 조직 맞물림 표면(1520)은 최대 길이 L_max를 갖는 돌출부들(1550)을 갖는다. 일실시예에서, R_A은 대략 1mm 내지 대략 100mm일 수 있다. 일실시예에서, R_S는 대략 0.1mm 내지 대략 10mm일 수 있다. 일실시예에서, R_E은 대략 0.05mm 내지 대략 10mm일 수 있어서, 조직에 어떠한 슬라이싱 에지도 제공되지 않는다. 대안적으로, DDM의 몇몇 실시예들에 대해, Rs 및 Re는 약 0.025mm만큼 작을 수 있다.

DDM들은 스캘럽핑되거나 노칭되는 조직 맞물림 표면들을 가질 수 있거나, 조직 맞물림 표면이 조직에서 주어진 지점에 걸쳐 통과할 때 조직의 표면에 대해 조직 맞물림 표면의 공격 각이 변하도록 울퉁불퉁한 프로파일들을 갖는다. 사실상, 공격 각은 P_avg < (R_max - R_min)에 대한 임의의 DDM, 예를 들어 DDM 유형 I, 유형 II, 또는 유형 IV에 대해 변한다. 가변 공격 각은 절개 작용을 더 공격적이게 만들고, 여기서 더 공격적인 DDM은 더 단단한 조직을 더 양호하게 붕괴시킬 수 있고, 덜 공격적인 DDM은 동일한 조직을 덜 붕괴시킬 수 있다.

도 16은 DDM들이 상이한 공격 레벨들로 이루어질 수 있는 대안적인 수단을 도시하는데, 즉 DDM의 공격성이 설계될 수 있다. DDM(1600)은 회전축(1610) 주위를 회전하고, 돌출부들(1620)을 지지하는 조직 맞물림 표면(1620)을 갖는다. 이들 돌출부들은 더 많이 뾰족한 팁들(하지만, 슬라이싱하는데 충분히 날카롭지 않은)을 갖는다. DDM(1640)은 더 많이 둥근 팁들(1652)을 갖는 돌출부들을 지지하는 조직 맞물림 표면(1650)을 갖는다. DDM(1680)은 더욱 더 둥근 팁들(1692)을 갖는 돌출부들을 지지하는 조직 맞물림 표면(1690)을 갖는다. DDM(1600)은 DDM(1680)보다 더 공격적인 DDM(1640)보다 더 공격적이다.

도 17a는 스캘럽핑된 조직 맞물림 표면(1710) 및 회전 중심(1720)을 갖는 DDM(1700)의 일실시예를 도시한다. 이에 따라 DDM(1700)은 DDM 유형 IV의 일례이다. 양머리 화살표(1730)에 의해 도시된 바와 같이 앞 뒤로의 DDM(1700)의 진동은 조직 맞물림 표면(1710)이 조직에 걸쳐 이동하도록 하여, 스캘럽의 에지들이 조직 맞물림 표면(1710)으로 하여금 각 스캘럽이 조직에 걸쳐 통과할 때 상이한 공격 각으로 지지하도록 한다.

도 17b는 조직(1750)에 대한 DDM(1700)의 작용을 도시한다. 공격 각 (접촉점에서 조직 맞물림 표면(1710)에 대한 탄젠트와 운동 방향 사이의 각도 θ)는 조직 맞물림 표면(1710) 상에서 2개의 지점들P₁ 및 P₂에서 보여진다. θ₁는 θ₂보다 더 작다. 유사한 작용은 원형 조직 맞물림 성분(1805)(예를 들어, DDM 유형 II)의 중심에 있지 않은 회전 중심(1820) 및 조직 맞물림 표면(1810)을 갖는 원형 조직 맞물림 성분(1805)을 이용함으로써 도 18에 도시된 바와 같이, DDM(1800)을 통해 달성될 수 있다. 양머리 화살표(1830)에 의해 도시된 바와 같이 앞 뒤로의 조직 맞물림 성분(1805)의 진동은 조직 맞물림 표면(1810)이 조직에 걸쳐 이동하도록 하여, 조직 맞물림 표면(1810)은, 공격 각이 원형 조직 맞물림 성분(1805)의 주변 상에서 조직 맞물림 표면(1810) 상의 각 지점에서 변하도록 이동한다.

도 18은 특히 조직(1850)에 대한 DDM의 가속도 운동에 대해 다른 중요한 지점을 도시하며, 가속도는, DDM이 로딩되거나 로딩되지 않을 때마다, 그리고 진동 DDM이 한 방향으로 미끄러지듯이 이동한 후에 감속되고 반대 방향으로 미끄러지듯이 이동하도록 가속될 때마다 발생한다. DDM(1800)은 회전 중심(1820)으로부터 변위된 무게 중심(1870)으로 장착된다. 직선의 양머리 화살표(1830)는 회전 중심(1820) 주위의 회전을 도시하고, 점선의 양머리 화살표(1840)는 무게 중심(1870)의 운동을 도시한다. DDM(1800)의 질량을 가속화하는 힘과, 무게 중심(1870)과 회전 중심(1820) 사이의 거리는 회전 중심(1820) 주위의 모멘트를 생성하여, 차동 절개기가 진동하도록 한다. 이러한 모멘트는, DDM(1800)이 부착되는 차동 절개기의 핸들이 흔들리도록 할 것이다. 더 밀집한 물질들로 구성된 DDM들은 흔듬을 더 극단적이게 할 것이다. 이에 따라, 핸드르이 흔듬을 감소시키기 위해 금속보다 단단한 폴리머와 같은 덜 밀집한 물질로부터 DDM을 만드는 것이 유리할 수 있다. 이와 대조적으로, 무게 중심을 회전축에 위치시키기 위해 DDM 내의 질량의 적절한 분배를 통해 대항 모멘트(countering moment)를 배치할 수 있다.

DDM의 전체 표면은 조직 맞물릴 수 있다. 대안적으로, 표면의 선택된 부분들은 조직 맞물릴 수 있다. 이것은 DDM의 표면의 한 영역, 예를 들어 순방향-외관 표면에 절개 효과를 제한하는 것에 유리할 수 있다. 도 19a 내지 도 19d는 도 3a 내지 도 3c에 도시된 것과 유사한 절개 휠(1910)인 DDM을 갖는 차동 절개 기기(1900)를 도시하지만, 조직 맞물림 표면은 회전축(365) 주위를 회전하는 절개 휠(1910)의 외부 주변 주위에서 얇은 조직 맞물림 스트립(1920)에 제한된다. 나머지는 절개 휠(1910)의 노출된 표면의, 조직 맞물림 스트립(1920)의 어느 한 측면에 측면으로 배치된 비-조직 맞물림 표면(1930)을 포함하고, 선택적으로 매끄러운 유리이고, 돌출부들이 없거나, 조직들에서 섬유들과 맞물릴 수 없는 훨씬 더 매끄러운 표면을 갖는다. 도 19b는 절개 휠(1910)이 슈라우드(1940)에 어떻게 설치되고 방향(367)으로 조작자에 의해 어떻게 프레스되는 지를 도시한다. 도 19c는 조직 맞물림 스트립(1920)보다 더 매끄럽고, 조직 맞물림 스트립(1920)에 의해 분리된 후에 조직(1950)의 붕괴를 감소시키는 비-조직 맞물림 표면(1930)을 도시한다. 슈라우드(1940)는, 절개기가 프레스 방향(367)으로 조직(1950)에 추가로 관통할 때 절개 휠(1910)에 의한 붕괴로부터 조직(1950)을 추가로 보호한다.

도 19d는 비-조직 맞물림 표면(1930) 및 슈라우드(1940)의 추가의 중요한 작용을 도시한다. 조직(1950)으로의 차동 절개 기기(1900)의 프레스 방향(367)(여기에 미도시됨)으로 운동(1901)의 성분이 있을 때, 차동 절개 기기(1900)의 이들 더 넓은 부분들(비-조직 맞물림 표면(1930) 및 슈라우드(1940))은 떨어지게 힘을 가하거나, 웨지이고, 조직(1950)의 최근의 분리된 부분들은 조직(1950)의 섬유질 성분들(1980)을 정렬하고 잡아당기고, 이들을 응력을 받게 하고, 이들을 조직 맞물림 스트립(1920)의 운동에 수직으로 정렬한다. 섬유질 성분들(1980)에서의 이러한 스트레인은 조직 맞물림 스트립(1920)에서의 조직 맞물림 물질들의 돌출부들이 개별적인 섬유들을 째고 찢어지게 할 수 있는 능력을 용이하게 한다.

조직 맞물림 스트립(1920)이 조직(1950)을 지나 이동하여, 페이지의 평면에 수직(이에 따라 이를 통해)인 방향으로 이동할 때, 본 명세서에서 조직 맞물림 스트립(1920) 상의 돌출부들은 조직(1950)(예를 들어, 콜라겐 또는 엘라스틴 섬유들)의 개별적인 섬유질 성분들(1980)을 찢는 것을 포함하여, 조직(1950)을 붕괴시킨다. 그러한 섬유질 성분들(1980)은 종종 부드러운 조직들에서 불규칙한 정렬들(즉, 불규칙한 배향들)을 갖는다. 하지만, 조직(1950)이 붕괴될 때, 차동 절개 기기(1900)는 운동(1901)의 성분의 방향으로 조직(1950)에 밀어 넣어서, 나머지 조직 맞물림 표면(1930) 및 슈라우드(1940)가 분리된 조직(1950)에 밀어 넣을 때, 이들은 화살표들(1960 및 1961)의 방향으로 나란히 절단된 섬유질 성분들(1990)을 포함하는 조직(1950)을 밀어넣어, 이전의 불규칙하게 지향된 섬유들을 정렬하고, 조직 맞물림 스트립(1920)의 접촉점에서 물질을 잡아당긴다. 스트레인의 이러한 국부적인 영역은 양머리 화살표(1970)에 의해 도시된 바와 같이, 조직 맞물림 스트립(1920)의 운동 방향에 수직인 방향으로 절단되지 않은 섬유질 성분들(1980)을 정렬하고 잡아당겨(이에 따라 사전 응력을 받아), 째지는 것을 용이하게 하고, 조직 맞물림 스트립(1920)으로부터의 돌출부들에 의해 절단되는 가능성을 증가시킨다. 비-조직 맞물림 표면(1930) 및 슈라우드(1940)는, 이들이 도 19c 및 도 19d에 도시된 바와 같이, 서로에 대해 각진 경우 또는, 심지어 이들이 조직 맞물림 표면(1910)보다 더 넓은 폭을 갖는 경우 웨지로서 작용할 것이다. 일실시예에서, 제 2 부 반-축(C)은 제 1 부 반-축(B)(예를 들어, 일실시예에서, 0.2B < C < 0.8B인 경우)의 상당 단편인 도 3f에 기재된 바와 같이, 웨징을 위한 효율적인 형태이다.

이전 단락에 기재된 바와 같이, 섬유들의 정렬은 DDM이 어떻게 수행되는 지를 크게 변경할 수 있다. 정렬은 의사가 자기 손들 또는 개별적인 기기를 통해 적절한 방향들로 조직을 잡아당김으로써 달성될 수 있다. 정렬은, 이전 단락에 기재된 바와 같이, DDM에 의해, 도 19c 내지 도 19d에서의 비-조직 맞물림 표면(1930)과 같이 조직 맞물림 휠 상의 매끄러운 부분에 의해, 도 19a 내지 도 19d에서 슈라우드(1940)와 같은 매끄러운 슈라우드에 의해, 또는 DDM 상의 개별적인 메커니즘에 의해 달성될 수 있다.

도 20은 환자에서의 조직 세그먼트들(segments)의 붕괴의 하나의 버전에 대한 세부사항들을 도시한다. 환자의 해당 영역(2000)은 원형 윈도우 내에 표시되어, 2개의 연립된 부피들, 즉 조직 세그먼트(B)에 연립된 조직 세그먼트(A)를 통한 섹션 도면을 도시한다; 연립은 세포간 섬유들(2012) 및 팽팽한 세포간 섬유들(2015) 모두에 의해 브리징된 영역(2010)에서 발생하고, 추가로 파손된 세포간 섬유들(2020)과 연관된다. 또한, 돌출부들(2032) 및 매끄러운 비-조직 맞물림 표면(2033)을 추가로 소유하는 조직 맞물림 표면(2034)을 소유하는 DDM(2030)이 원형 윈도우에 표시된다. 이 도면에서, DDM(2030)은 축(2036) 주위에서 왕복하여, 섬유 맞물림 돌출부들(2032)의 운동은 페이지의 평면 안 밖으로 이루어진다(즉, 시청자쪽으로 그리고 시청자로부터 멀어지게 왕복하여).

각 조직 세그먼트(A) 및 조직 세그먼트(B)는 각각 조직 세그먼트 표면(2005) 및 조직 세그먼트 표면(2006)을 추가로 가지며, 이것은 조직 세그먼트 표면(2005) 및 조직 세그먼트 표면(2006)에 평행하게 정렬된 비교적 타이트하게 패킹된 섬유들로 구성되어, 조직 세그먼트(A) 및 조직 세그먼트(B)(예를 들어, 조직 세그먼트들(A 및 B)은 단단한 조직들을 포함한다)에 걸쳐 막 커버를 형성한다. 조직 세그먼트(A)의 표면(2005) 및 조직 세그먼트(B)의 표면(2006)은 또한 3차원 곡선미가 있다. 조직 세그먼트 표면들(2005 및 2006)이 지점마다 서로 접촉하지 않을 수 있지만, 조직 표면(2005) 및 조직 세그먼트 표면(2006)은, 조직 세그먼트 표면(2005) 및 조직 세그먼트 표면(2006)이 국부적으로 거의 평행한 방식으로 연립되고 종종 서로 실질적으로 접촉하는 영역(2010)에서 만난다.

그 영역(2010)에서, 조직 세그먼트 표면(2005) 및 조직 세그먼트 표면(2006)은 2개의 연립된 조직 세그먼트 표면들(2005 및 2006)에 실질적으로 수직으로 이어지는 비교적 느슨한 세포간 섬유들(2012)의 집합에 의해 서로 고정된다. 세포간 섬유들(2012)의 이러한 산재된 집합은 조직 세그먼트 표면들(2005 및 2006)의 더 타이트하게 패킹된 직포 표면들을 포함하는 섬유들의 집합(또는 멤버들)로부터 유도될 수 있거나, 유도되지 않을 수 있다. 예를 들어, 조직 세그먼트 표면(2005)의 부분을 포함하는 주어진 섬유는 영역(2010)으로부터 멀어지게 회전되고 계속해서 가로지르기 전에 일부 거리에 대해 그 표면을 따라 이어질 수 있어서, 세포간 섬유들(2012)의 집합의 멤버가 되고, 추가로, 그 안에서 회전되고 섞여 짜여질 수 있는 경우, 영역(2010)을 가로질러 조직 세그먼트 표면(2006)으로 계속될 수 있어서, 조직 세그먼트 표면(2006)을 포함하는 섬유들의 집합의 멤버가 된다. 따라서, 세포간 섬유들(2012)의 정의는, 조직 세그먼트 표면(2005) 및 조직 세그먼트 표면(2006)이 연립 상태에 있는 영역(2010)을 교차하고, 브리징하고, 횡단하거나 다른 경우 연결(또는 인접하게 연관)하는 임의의 섬유들을 포함한다. 세포간 섬유들(2012)은 일실시예에서 조직 세그먼트(A) 및 조직 세그먼트(B)의 조직 세그먼트 표면(2005) 및 조직 세그먼트 표면(2006)을 포함하는 것들과 동일한 유형의 섬유들일 수 있다. 다른 실시예에서, 세포간 섬유들(2012)은 별도의 유형일 수 있고, 세포간 섬유들(2012)은 조직 세그먼트 표면(2005) 및 조직 세그먼트 표면(2006)에 강하게 또는 약하게, 직접 또는 간접적으로 경계지을 수 있다.

각 경우에, 수반된 모든 섬유들은 각 개별적인 조직 세그먼트의 표면을 따라, 또는 2개의 조직 세그먼트들 사이에서 세포 사이로, 또는 양쪽 모두에서 힘(응력을 통해)을 기계적으로 전달한다. 예를 들어, 조직 세그먼트 표면(2005) 및 조직 세그먼트 표면(2006)을 포함하는 섬유들 및 세포간 섬유들(2010)의 응력 상태는, 예를 들어 매끄러운 비-조직 맞물림 표면(2033)이 방향들(1960 및 1961)로 이들 조직 세그먼트들에 웨징되고 떨어지게 힘을 가할 때, 조직 세그먼트(A) 및 조직 세그먼트(B) 상에서 작용하는 힘들에 의존한다. 예를 들어, 섬유들(2010)은, 방향(1960)으로 조직 세그먼트 표면(2005)의 운동 및 방향(1961)으로 조직 세그먼트 표면(2006)의 운동으로부터 서로에 대해 발생하는 인장력 스트레인들에 저항하고, 추가로, 이러한 저항성은 섬유들의 기계적 특성들에 따라 변한다. 예를 들어, 잡아당겨지지 않은 세포간 섬유들(2012)이 2개의 연립된 조직 세그먼트 표면들(2005 및 2006)에 수직으로 정렬되면, 조직 세그먼트(A)와 조직 세그먼트(B) 사이의 거리는 세포간 섬유들(2010)이 먼저 팽팽한 세포간 섬유들(2015)과 같이 신장되고, 그런 후에 마지막으로 섬유들이 파손된 세포간 섬유들(2020)에 의해 도시된 바와 같이, 장애가 있을 때까지 증가될 수 있다(화살표(2030)에 의해 도시된 바와 같이). 인간에서의 가장 공통적인 섬유 유형은 콜라겐이고, 이것은 인장력받지 않는 정상 길이를 약 5% 넘어서는 파손 스트레인(breaking strain)을 소유한다. 조직 세그먼트(A) 및 조직 세그먼트(B)가 화살표(2030)에 의해 도시된 바와 같이 떨어지게 이동되면, 콜라겐 섬유들(여기서, 잡아당겨지지 않은 세포간 섬유들(2012))은 먼저 팽팽하게 될 것이다(팽팡한 섬유들(2015)에서와 같이). 2개의 조직 세그먼트들(A 및 B)이 더욱 더 떨어지게 이동되면, 콜라겐 섬유들은 약 5% 신장될 것이다. 결정적으로, 이 지점에서, 조직 세그먼트(A)가 조직 세그먼트(B)로부터 5% 넘어서는 팽팽함보다 더 이동되면, 팽팽한 세포간 섬유들(2015)이 파손되거나, 팽팽한 섬유들(2012)이 파손되는 경우, 조직 세그먼트들 자체는 파열될 수 있고, 환자에 대해 해로운 결과가 초래된다.

의사들이 매우 자주 환자들 내부의 다양한 영역들에 접근하기 위해 서로에 대해 조직 세그먼트들을 분리시키고, 분할하거나, 다른 경우 조직 세그먼트들을 이동시켜야 하기 때문에, 의사들은 환자의 신체 전체에 세포간 섬유들(2010)에 동등한 섬유 집단들을 일정하게 잡아당긴다. 현재 실시는 서로로부터 하나의 조직 세그먼트를 자유롭게 하기 위해 세포간 섬유들을 슬라이싱하거나, 겸자를 통해 무딘 힘을 적용함으로써(죠들을 개방하고, 조직 세그먼트를 떨어지게 힘을 가하여, 세포간 섬유들을 찢음으로써) 세포간 섬유들을 완전히 찢는 것을 요구한다. 공통적인 문제는 날카로운 절개를 통해 세포간 섬유들만을 절단하려고 시도하는 동안 조직 세그먼트들에 슬라이싱하거나, 세포간 섬유들의 무딘 절개를 시도하는 동안 조직 세그먼트들의 더 작거나 더 큰 부분들을 찢는 것이다. 어느 하나의 접근법은 먼저 세포간 섬유들(2010)의 팽팽함으로 잡아당기고, 그런 후에 이들을 신장시키고, 그런 후에 이들을 찢는다. 조직 세그먼트 표면들(2005 및 2006)과의 세포간 섬유들(2010)의 전술한 인접 연결의 결과들(예를 들어, 폐의 공기 누출 및 세그먼트들의 출혈)은 이제 깨끗하게 되고, 또한 일체화된 조직 세그먼트들 자체에 동일한 힘을 가하지 않고도 세포간 섬유들이 장애가 있도록 하는데 요구된 힘을 분리해야 한다.

본 명세서에 개시된 차동 절개 기기들의 실시예들은 매끄러운 표면들(2033)의 침해를 통해 연립된 조직 세그먼트들(A 및 B)의 초기 분리 운동을 생성함으로써 섬유 집단들 상에 힘을 분리시키도록 특히 설계되어, (사전-신장력을 받는) 개별적인 세포간 섬유들(2010)을 노출시키고 응력을 받게 하고, 이들 섬유들을 훨씬 더 파손되게 하고, 이들 팽팽한 세포간 섬유들(2015)에 의해 제공된 기회를 이용하고, 추가로 이들이 차동 절개 부재(2030)의 조직 맞물림 표면(2034)의 돌출부들(2032)의 국부적인 침해에 의해 파손된 세포간 섬유들(2020)에 신중하게 마주치게 되고, 맞물리고, 변환되도록 한다. 이러한 방식으로, 매끄러운-측면을 갖는 비-조직 맞물림 표면 및/또는 슈라우드를 갖는 DDM은, 단단한 조직들의 인접한 영역들과 접촉하는 부드러운 조직들 내의 바로 이들 섬유들에 절개 효과 정도를 한정하고, 여전히 이들 단단한 조직들을 확보하면서, 조직들의 절개의 속도 및 유효성 모두를 크게 증가시킬 수 있다.

도 21a 내지 도 21c는 DDM으로서 매우 얇은 절개 휠(2110)을 이용하는 다른 차동 절개 기기(2100)를 도시한다. 절개 휠(2110)은 도 19d에 도시된 바와 같이, 절개될 조직을 보호하고, 분리시키고 사전-응력을 받도록 작용하여 슈라우드(2120)와 표면(2009)을 맞물리는 매우 얇은 조직을 달성하기 위해 슈라우드(2120)에 거의 완전히 감싸여진다.

도 21a는 측면도를 도시하고, 도 21b는 정면도를 도시한다. 절개 휠(2110)은 회전 굴대(2135)를 통해, 2개의 포스트들, 제 1 포스트(2130) 및 제 2 포스트(2131)(도 21b의 측면도에서 보여짐) 상에 장착된다. 회전 굴대(2135)는 제 1 포스트(2130) 및 제 2 포스트(2131) 내에서 자유롭게 회전하지만, 절개 휠(2110)에 단단히 부착된다. 스프로켓(2140)은 굴대(2135)에 또한 단단히 부착된다. 스프로켓(2140)은 구동 벨트(2150)에 의해 회전된다. 따라서, 구동 메커니즘(2160)은 화살표(2161)의 방향으로 슈라우드(2120) 내부에서 절개 휠(2110)을 회전하기 위해 제 1 포스트(2130) 및 제 2 포스트(2131), 굴대(2135), 스프로켓(2140), 및 구동 벨트(2150)에 의해 생성된다. 대안적인 구동 메커니즘들이 사용될 수 있고, 운동은 회전성 또는 진동성일 수 있다. 절개 휠(2110)의 제 1 마진(2111) 및 제 2 마진(2112)은 바람직하게 도 21b의 확대된 부분에 도시된 바와 같이, 날카롭지 않다. (제 1 및 제 2 마진들(2111 및 2112)은 도 15b에서 제 1 및 제 2 마진들(1540 및 1541)과 유사하다.) 날카로운 마진들은 둥근 마진보다 더 공격적으로 붕괴될 수 있고, 그럼에도 불구하고, 더 날카로운 마진은 더 공격적인 붕괴 또는 심지어 붕괴화가 바람직한 경우 사용될 수 있다. 더욱이, 하나의 마진은 차동 붕괴 또는 붕괴화가 바람직한 경우 다른 것보다 더 날카로울 수 있다. 예를 들어, 제 1 마진(2111)은 정사각형 또는 심지어 날카로울 수 있는 한편, 제 2 마진(2112)은 제 1 마진(2111)의 측면 상의 더 공격적인 붕괴 또는 붕괴화를 달성하도록 둥글어질 수 있다.

슈라우드(2120)는 절개 휠(2110)을 거의 둘러싸여, 조직 맞물림 표면(2111)으로서 노출된 절개 휠(2110)의 미세한 부분만을 남기고, 절개 휠(2110)의 붕괴 지점에서 조직 상의 스트레인을 결정하는 웨지 각

을 형성한다. 더 큰 웨지 각들

은 DDM(2100)이 조직에 밀어 넣어질 때 조직을 더 많이 잡아당긴다. 도 21c는 4개의 상이한 위치들에서 슈라우드(2120)를 갖는 DDM(2100)을 도시한다. 슈라우드(2120)는 구동 메커니즘(2160) 및 절개 휠(2110)에 독립적으로 이동될 수 있고, 슈라우드(2120)는 양머리 화살표(2190)의 방향으로 이동할 수 있다. 따라서, 위치(1)에서, 절개 휠(2110)의 얇은 부분만이 노출된다. 위치(2)에서, 슈라우드(2120)는 화살표(2191) 방향으로 이동되어, 노출된 절개 휠(2110)의 더 얇은 부분을 남기고, 또한 더 큰 웨지 각

을 생성한다. 위치(3)에서, 슈라우드(2120)는 화살표 방향(2192)로 이동되어 슈라우드(2120)는 절개 휠(2110)을 완전히 에워싼다. 따라서, 절개 휠(2110)은 더 이상 조직을 붕괴시킬 수 없다. 이 위치에서, 절개 휠(2110)은 매끄럽고, 평평하고, 무딘 프로브로서 효율적으로 작용한다. 위치(4)에서, 슈라우드(2120)는 화살표(2193) 방향으로 이동하여, 절개 휠(2110)의 위치(1) 또는 위치(2)에서 보여진 노출을 증가시키고, 웨지 각

을 감소시킨다.

도 22는 왕복 메커니즘, 여기서 스카치 요크의 일실시예를 포함하여, 차동 절개기(2210)의 말단 단부를 도시한다. 차동 절개기(2210)의 말단 단부는 하우징(2212)을 포함하고, 이것은 선회 베어링(2214), 모터 샤프트 베어링(2216), 및 샤프트 드럼 베어링(2218)을 추가로 포함한다. 도 22는 또한 모터 샤프트(2220), 모터 샤프트(2220)와 동축이고 이에 부착된 샤프트 드럼(2222), 및 모터 샤프트(2220)에 평행하고 동축일 수 있고 샤프트 드럼(2222)에 자체가 부착된 구동 핀(2224)을 도시한다. 추가로, 차동 절개 부재, 차동 절개 하우징(2212)과 연관되고, DDM(2230)의 바디를 한정하는 외부 표면(2231)을 추가로 포함하는 DDM(2230), 외부 표면(2231)의 적어도 일부분을 형성하는 조직 맞물림 표면(2232), 선회 베어링(2214)에 설치되고, 구동 핀(2224)을 효과적으로 캡처하는 중공 DDM 핀 종동부(2236)를 추가로 포함하는 DDM 선회 샤프트(2234)가 존재한다. 중공 DDM 핀 종동부(2236)의 내부 3차원 형태는 여기서 프리즘으로서 도시되어, 도22에 도시된 도면에서, 단면 형태가 모래시계와 유사하는 한편, 그 도면에 수직으로, 단면 형태가 일직선이다.

도 23a, 도 23b, 및 도 23c는 모래 시계-형 중공 DDM 핀 종동부(2236)의 가장 좁은 부분을 통해 그리고 샤프트 드럼(2222)의 회전축에 수직으로 도22의 DDM(2230)의 일부분의 단면도를 도시한다. DDM 핀 종동부(2236)의 형태는 이 도면에서 직사각형이고, 추가로, 2236의 허리를 통한 치수들을 보여주는 이 도면에서, 직사각형의 높이는 원형 경로(2237)를 따라 구동기 핀(2234)의 외부 직경에 의해 설명된 직경과 동일하거나 더 크다. 이 도면에서 직사각형의 폭은 구동기 핀(2224)의 외부 직경에 대응한다. 중공 DDM 핀 종동부(2236)를 포함하는 DDM(2230)은 샤프트(2234)의 축(2233) 주위를 회전한다. 따라서, 중공 DDM 핀 종동부(2236)의 위치, 이에 따라 DDM(2230)의 회전 위치는 구동기 핀(2224)의 회전 위치에 의해 결정된다.

동작시, 도 23a 내지 도 23C와 함께 도 22를 참조하여, 모터(미도시)는 모터 샤프트(2220)를 회전시키고, 이 모터 샤프트는 회전축 둘레에서 드럼(2222)을 회전시키고, 이것은 구동기 핀(2224)이 원형 경로(2237) 주위를 진행하도록 하고, 그 평면은 여기서 드럼(2222)의 회전축에 수직이다. 스카치 요크에서와 같이, 직사각형의 중공 DDM 핀 종동부(2236)는 구동기 핀(2224)의 회전 경로(2237)를 중공 DDM 핀 종동부(2236)의 선형 진행(2238)으로 변환하고, 핀 종동부(2236)가 축(2233)으로부터 멀어지는 일부 거리에 위치된다고 가정하면, DDM(2230)은 축(2233) 주위에 영향을 주어, 회전 경로(2237)를 선형 진행(2238)으로 변환하여, DDM(2230)의 왕복 운동은 선회 베어링(2214)에 의해 유지된 DDM 선회 샤프트(2234) 주위를 회전시킨다. DDM(2230)의 왕복 운동의 패턴은 중공 DDM 핀 종동부(2236), 구동기 핀(2224)의 형태, 샤프트(2234)가 회전하는 축(2233)의 3D 각도, 구동기 핀(2224)으로부터 축(2233)으로의 거리를 변경함으로써, 그리고 또한 모터의 회전 속도를 변경함으로써 제어될 수 있다.

도 22의 DDM(2230)은 도 24a 및 도 24b에서의 측면도에 도시된 바와 같이, 왕복 운동(2250 및 2251)을 가질 수 있다. 도시된 진동 시퀀스는, 구동기 핀(2224)이 모터(미도시)로부터 회전 운동(2299)을 구비할 때 원형 경로(2237) 주위를 진행할 때 DDM(2230)의 극단 위치들을 도시한다. 절개될 조직들의 표면 상의 DDM(2230)의 조직 맞물림 표면(2232)의 작용은 도 20에서 에지-도면에 가장 잘 도시된다.

환자 내부에서 수술하는 의사는 수술 초점이 아니거나 간단히 목표 조직의 방식으로 이루어지는 조직들에 대해 가능한 최소의 트라우마를 생성하기를 원한다. 이 때문에, 도 25a 내지 도 25c는 크게 슈라우딩된 DDM 조립체(2500)의 일실시예의 프로파일 도면을 도시하고, 이것은 페이지에 수직으로(즉, 시청자에게) 돌출하는 슈라우딩된 선회 샤프트(2510), 내부 모터 샤프트(2550), 내부 구동기 드럼(2522), 구동기 핀(2524), DDI 하우징(2512), 슈라우딩된 선회 샤프트(2510) 주위에서(이에 따라 페이지의 평면 내부에) 왕복하는 DDM(2520), 조직 맞물림 DDM 표면(2534), 매끄러운 DDM 표면(2518), 실질적으로 원형의 DDM 영역(2516), 슈라우드 마진(2517), 및 슈라우드-DDM 갭(2514)을 더 포함한다. 전체적으로, 하나로서 포함된 DDM 조립체(2500)의 모든 외부 표면들을 고려하면, 슈라우딩된 DDM 조립체(2500)는 거의 연속적인 매끄러운 표면을 환자의 조직들에 제공한다. 이러한 관점에서, 조직 맞물림 DDM 표면(2534)의 한정된 정도와 달리, DDM 조립체(2500)가 설치된 전체 차동 절개 기기는 연마된 프로브와 유사하게 작용한다.

일단 작동되면, DDM(2520)은 하우징(2512) 내에서 그리고 이에 대해 왕복한다. DDM(2520)에 가장 가까운 하우징(2512)의 에지에는 슈라우드 마진(2517)이 존재한다. 슈라우드 마진(2517)과 DDM(2520) 사이에는 슈라우드-DDM 갭(2514)이 발견된다. 일실시예에서, DDM 조립체(2500)가 설치된 차동 절개 기기는 차동 절개 기기의 바깥쪽으로 매끄러운 특징(character)을 확보하기 위한 제공을 포함한다. 이에 따라, 슈라우드-DDM 갭(2514)은, 하우징(2512)에 대해 DDM(2520)의 임의의 상대 운동이 슈라우드-DDM 갭(2514)을 확장하여, 날카로운 에지들을 조직들에 제공한다는 점에서 도전을 제공한다. 대안적으로, DDM(2520)의 일부분은 하우징(2512)에 충격을 줄 수 있다. 또한, 일실시예에서, 슈라우드-DDM 갭(2514)은 항상 가능한 한 작게 유지된다. 이를 용이하게 하기 위해, DDM(2520)은 원형 DDM 영역(2516)을 갖고, 이것은 슈라우딩된 선회 샤프트(2510)의 축과 일치하는 중심을 갖는 원의 단면을 갖는 DDM(2520)의 질량의 부분으로서 이 사시도에 한정된다. 이러한 원형 DDM 영역(2516)은 DDM(2520)의 왕복 운동 동안 그리고 슈라우드-DDM 갭(2514)을 한정하는 거리에서, 슈라우드 마진(2517)을 통과하는 DDM(2520)의 외부 표면의 부분을 한정하고 점유한다. 원형 DDM 영역(2516)이 DDM(2520)의 동일한 반경을 회전 각도에 걸쳐 확보하기 때문에, 이것은 일정한 값에서 슈라우드-DDM 갭(2514)을 확보한다(즉, 슈라우드-DDM 갭(2514)은 DDM(2520)의 운동에도 불구하고 변하지 않는다). 따라서, 이러한 DDM 조립체가 설치되는 차동 절개 기기는 시간을 지나 어디에나 연속적인 매끄러운 표면을 조직들에 제공한다.

도 25d는 크게 슈라우딩된 DDM 조립체(2500)의 사시도를 도시하며, 하우징(2512), 슈라우딩된 선회 샤프트(2510) 주위에서 왕복하는 DDM(2520)( 도 25a 내지 도 25c를 참조), 조직 맞물림 DDM 표면(2534), 매끄러운 DDM 표면(2518), 실질적으로 원형 DDM 영역(2516), 슈라우드 마진(2517), 및 슈라우드-DDM 갭(2514)을 도시한다.

날카로운 절개는 목표 조직을 노출할 때 무딘 절개를 가지고 대안적으로 종종 수행된다. 이것은, 무딘 절개에 저항성이 있는 막 또는 큰 섬유질 성분이 마주치고, 의사가 조직에 더 관통하도록 절단되어야 할 때마다 발생한다. 현재 실시는, 의사가 무딘 절개(예를 들어, 비활성 전기 외과 메스)를 위한 차선책의 기기를 사용하거나, 목표 조직을 노출하는 동안 기기들을 미끄러지듯이 이동시키는 것을 요구한다. 차선책의 기기의 이용은 무딘 절개의 용이함을 감소시키고, 목표 조직에 대한 잠재적인 위험을 증가시킨다. 스와핑(swapping)은 시간이 소모되고, 복강경 검사 및 흉강경 검사 동안과 같이, 특히 기기가 신체 벽에서의 좁은 오리피스를 통과하고 그런 후에 사이트에 부드럽게 안내되어야 하는 많은 최소한의 친습성의 절차들을 위해 다른 데로 돌린다. 차동 절개 기기는 의사에 의해 선택적으로 활성화될 수 있는 날카로운 절개 성분을 구비할 수 있어서, 여전히 최적의 기기를 의사에게 제공하면서 기기 스와핑에 대한 필요성을 제거한다.

도 26a는 도 20에 도시된 바와 같이, 차동 절개 기기(2000)와 유사하게 차동 절개 기기(2600)의 일실시예의 평면도 및 측면도를 도시하며, 이것은 무딘 절개 동안 커버되는 후퇴가능한 메스를 또한 포함한다. 후퇴가능한 메스 블레이드는 날카로운 절개를 위해 의사에 의해 바깥쪽으로 돌출될 수 있고, 그런 후에 추가 무딘 절개로 진행하기 전에 후퇴된다. 차동 절개 기기(2600)는, DDM(2610)이 회전 굴대(2635)를 통해 회전가능하게 장착되는 슈라우드(2620)로 구성된 연장된 부재를 갖는다. 슬롯(2612)은 DDM(2610)의 한 측면에 있고, 슬롯 아래에 후퇴가능한 메스 블레이드(2622)가 놓여서, 후퇴가능한 메스 블레이드(2622)는 슈라우드(2620)에 의해 완전히 커버된다. 후퇴가능한 메스 블레이드(2622)는 의사에 의해 제어된 후퇴 메커니즘(미도시)에 의해 작동된다. 후퇴가능한 메스 블레이드(2622)의 작동은 슬라이더를 통해, 전기 작동(솔레노이드와 같은)에 의해, 또는 조작자에 의해 제어가능한 임의의 적합한 메커니즘에 의해 수동으로 제어될 수 있다.

도 26b는 날카로운 절개를 위해 연장된 후퇴가능한 메스 블레이드(2622)를 갖는 차동 절개 기기(2600)를 도시한다. 후퇴가능한 메스 블레이드(2622)는 날카로운 절개 툴의 일레이다. 다른 실시예들에서, 차동 절개 기기(2600)는 전기 외과 블레이드, 초음파 커터, 또는 붕괴 후크와 같은 다른 날카로운 절개 툴들을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 차동 절개 기기(2600)는 에너지 붕괴를 위한 툴, 예를 들어 전기 소작기 블레이드 또는 전기 외과 헤드를 포함할 수 있다. 추가로, 후퇴 대신에, 후퇴가능한 메스 블레이드(2622), 또는 다른 적합한 툴은 팝-아웃(pop-out)에 의해, 접힘 해제(unfolding)에 의해, 또는 종래 기술에 알려진 다른 메커니즘과 같이 여러 메커니즘들 중 하나에 의한 사용을 위해 선택적으로 노출될 수 있다.

도 27은 도 26a 및 도 26b에 도시된 차동 절개 기기(2600)와 유사하지만, 차동 절개 기기(2700)가 또한 겸자로서 기능하도록 하기 위해 붙잡는 부재(2710)를 이제 소유하는 차동 절개 기기(2700)의 다른 실시예의 평면도 및 측면도를 도시한다. 차동 절개 기기(2700)는 기기 샤프트(2720)에 회전가능하게 부착된 DMD(2710)을 갖고, 모터형 메커니즘(미도시)에 의해 회전된다. 푸쉬 로드(2730)는 기기 샤프트(2720) 내부에 있고, 핸들(미도시)에 상주하고 조작자에 의해 수동으로 작동된 메커니즘에 의해 작동된다. DDM(2710)이 활성화될 때, 화살표(2740)에 의해 표시된 바와 같이 앞 뒤로 진동한다. 조작자가 DDM(2710)의 작용을 스위치 오프할 때, 조작자는 이 후 겸자 죠(2750) 상의 푸쉬 로드(2730)를 가지고 밀어 낼 수 있고, 이것은 겸자 죠(2750)가 선회 지점(2770) 주위에서 회전하도록 하여, 개방하도록 하는 제어 호른(2760)을 갖는다. 겸자를 위한 대향하는 죠는 DDM(2710)이다. 조작자는 이 후 푸쉬 로드(2730)를 밀어내거나 잡아당김으로써 겸자 죠(2750)와 DDM(2710) 사이에서 대상들을 쥐고 해제할 수 있다.

도 28, 및 도 29a 내지 도 29d는 DDM의 다른 실시예를 도시한다. 사실상, 이 실시예는 복합 조직들을 통해 큰 차동 작용 및 급속한 절개를 제공하였다. DDM의 이 실시예에 대해, 조직 맞물림 표면의 돌출부들은 DDM의 표면으로 절단된 밸리들에 의해 형성된다. 도 28를 참조하면, DDM(2800)은 제 1 단부(2810) 및 제 2 단부(2820)를 갖고, 중심축(2825)은 제 1 단부(2810)와 제 2 단부(2820)를 연결시킨다. 제 1 단부(2810)는 절개될 복합 조직(미도시)으로부터 멀어지게 향하게 되고, 제 2 단부(2820)가 운동 방향을 따라 미끄러지듯이 이동하도록 DDM(2800)을 이동시키는 구동 메커니즘(미도시)과 맞물린다. 여기서, 메커니즘은 중심축(2825)에 수직인 회전축(2830) 주위에서 DDM(2800)을 진동시켜, 운동 방향(2840)은 회전축(2830)에 수직인 평면에 놓이는 움직임의 호이다. 제 2 단부(2820)는 적어도 하나의 조직 맞물림 표면(2860) 및 적어도 하나의 측면 표면(2870)을 포함하는 복합 조직쪽으로 향하는 조직-대면 표면(2850)을 갖는다.

이 예에서, DDM(2800)의 운동은 왕복(앞 뒤로) 진동이지만, 다른 DDM들은 연속적인 회전 또는 직선 운동을 가질 수 있다. 회전은 바람직하게 분당 2,000 내지 25,000 사이클이지만, 분당 60 사이클로부터 분당 최대 900,000 사이클의 범위를 가질 수 있고, 이들 모두는 초음파 아래이다. 특정 실시예들에서, 분당 300 내지 25,000 사이클의 속도는 매우 효과적인 것으로 발견되었다.

도 29a 내지 도 29e는 도 28로부터 DDM(2800)의 조직-대면 표면(2850)의 확대도를 도시한다. 도 29a는 식별된 성분들을 갖는 조직-대면 표면(2850)의 사시도를 도시한다. 도 29b 내지 도 29d는 특히, 조직-대면 표면(2850)의 성분들에 대해 더 잘 설명된 형태의 기하학적 구조(geometry)를 갖는 조직-대면 표면(2850)의 상이한 도면들을 도시한다. 마지막으로, 도 29e는 3개의 성분들 중 몇몇의 상이한 실시예들을 도시한다. 조직-대면 표면(2850)은 조직 맞물림 표면(2860) 및 2개의 측면 표면들과, 조직 맞물림 표면(2860)의 한 측면에 측면으로 배치된 제 1 측면 표면(2871)과, 조직 맞물림 표면의 대향 측면에 측면으로 배치된 제 2 측면 표면(2872)을 갖는다. 도 29a 및 도 29c를 참조하면, 조직 맞물림 표면(2860)은 조직-대면 표면(2850) 상의 움직임의 호인 운동 방향(2840)을 따라 배치된 적어도 하나의 밸리(2910) 및 하나의 돌출부(2920)의 교대로 된 시리즈로 구성되어, 적어도 하나의 밸리(2910) 및 적어도 하나의 돌출부(2920)의 교차부는 운동 방향(2840)에 수직인 방향의 성분을 갖도록 지향된 적어도 하나의 밸리 에지(2930)를 한정한다.

어떠한 밸리 에지(2930)도 날카로워서는 안 되는데, 예를 들어, 복합 조직, 특히 단단한 조직으로 슬라이싱할 수 없어야 한다. 예를 들어, 밸리 에지(2930) 상의 어떠한 지점도 대략 0.025mm보다 더 작은 곡률 반경 R_c을 가져야 한다(확대도인 도 29c를 참조). 이러한 곡률 반경 R_c은 in 도 15에 도시된 바와 같이, 표면의 곡률 반경 R_s 및 에지의 곡률 반경 R_e과 유사하다. 곡률 반경 R_c을 갖는 그러한 에지들을 테스트하는 것을 통해, 대략 0.050mm보다 더 작은 것도 역시 효과적일 수 없다는 것을 보여주었다. 추가로, 곡률 반경 R_c은 밸리 에지(2930)의 길이를 따라 변할 수 있다. 도 29a 내지 도 29d에 도시된 실시예에서, 곡률 반경 R_c은, 밸리 에지(2930)가 회전축(2830)으로부터 가장 멀리 있고, 제 1 측면 표면(2871) 및 제 2 측면 표면(2872)에 더 가까이 증가하는 경우 가장 작다. 더욱이, 밸리 에지(2930)에 대한 최소 곡률 반경 R_c은 동일한 DDM에서의 상이한 밸리 에지들에 대해, 그리고 심지어 동일한 밸리의 대향하는 측면들 상의 밸리 에지들에 대해 상이할 수 있다.

DDM(2800)에서의 돌출부들(2920)은 일실시예에서 감산(subtractive) 제조에 의해 형성될 수 있다. 사실상, 밸리들(2910)은 도 29b 내지 도 29c에 도시된 바와 같이, 반-타원형의 표면으로부터 절단되며, 회전 속도(2830)에 수직으로 정렬되고 그리고 중심축(2825)(도 28를 참조)에 평행하게(즉, 복합 조직쪽을 가리키는) 정렬된 주 반-축(A)과, 제 1의 부 반-축(B)과, 회전 속도(2830)에 평행한 제 2의 부 반-축(C)을 갖는다. 이에 따라 돌출부들(2920)은 돌출 상부들(2940)을 갖고, 이러한 돌출 상부들은 나머지 반-타원형 표면이고, 측면 표면들(2971 및 2972)로 계속된다. 이에 따라 조직 맞물림 표면들(2860)은 이 실시예에서 밸리들(2910)의 측면 한정들에 의해 생성되고, 돌출부(2920)를 형성하는 밸리들(2910) 사이에서 조직-대면 표면에 걸친다. 다른 실시예들에서, 돌출부들은 다른 수단에 의해 형성될 수 있고, 이에 따라 표면의 나머지로서 형성되지 않는 돌출 상부들을 포함하는 더 상이하게 성형된 돌출 상부들을 가질 수 있다. 예를 들어, 일실시예에서, 돌출부들은 표면으로부터 효과적으로 구축될 수 있어서, 더 복잡한 돌출 상부들을 가능하게 한다.

도 29a 및 도 29c를 참조하면, 각 밸리(2910)은 제 1 밸리 측(2911), 제 2 밸리 측(2912), 및 밸리 바닥(2913)을 가질 수 있고, 제 1 밸리 측(2911) 및 제 2 밸리 측(2912)은 밸리(2910)의 대향 측면들 상에 놓인다. 밸리 바닥(2913)은 선형 또는 곡선이고, 2차원 또는 3차원일 수 있다. 예를 들어, DDM(2800)에서의 밸리 바닥들은 회전 속도(2830)에 평행하게 정렬된 직선들이다. 제 1 밸리 측(2911) 및 제 2 밸리 측(2912)은 밸리 바닥(2913)으로부터 밸리 에지(2930)로 상승한다. 밸리 바닥으로부터의 전이는, DDM(2800)에서의 밸리들(2910)에서와 같이 점진적일 수 있고, 가늠할 수 없거나, 전이는 각질 수 있다. 밸리(2910)은 2차원으로 굴곡질 수 있고, 밸리 바닥(2913)에 평행한(이에 따라 또한 회전축(2830)에 평행한) 방향으로 일직선이다. 하지만, 밸리 측들은 3차원들로 만곡된 표면들을 포함하는 임의의 형태일 수 있다.

밸리 에지는 돌출 상부를 갖는 밸리 벽의 교차부에 의해 형성된다. 이에 따라 밸리 에지들은 돌출 상부 및 밸리 에지의 형태들에 따라 상이한 형태들을 가질 수 있다. DDM(2800) 상의 밸리 에지들(2930)은 3차원 곡선들을 따라가서, 비-제로이고 밸리 에지를 따라 변하는 곡률 및 토션(기하학적 구조에서 수치적으로 한정된 바와 같은) 모두를 갖는다. 밸리 에지들은 매끄럽게 가변적인 곡률 및 토션(밸리 에지들(2930)에서와 같이)을 가질 수 있거나, 밸리 에지는 벤딩될 수 있다.

도 29c는 밸리 에지에 수직인 평면에서 밸리 에지의 확대도를 제공한다. 돌출 상부(2920) 및 밸리 측(여기서 2911 또는 2912)은 전술한 곡률 반경 Rc을 갖는 교차부에서(즉, 기계 조작자가 이를 설명할 때 "반경화(radiused)"된다)에서 둥근 이러한 평면에서 면 각(face angle)

를 형성한다. 면 각

는 90^o 미만의 각도를 형성할 수 있고, 이것은 제 1 검사시 날카로운 것으로 나타나지만, 날카로움은 에지의 곡률 반경 R_c에 의해 결정된다. 면 각

는, 면 각

가 회전축(2830)으로부터 가장 멀리 있는 밸리 에지 상의 지점들에서 가장 작은 DDM(2800)에 대한 경우에서와 같이, 밸리 에지의 길이를 따라 변할 수 있다. 일실시예에서, 약 30도(30^o )내지 약 150도(150^o)의 면 각들은 효과적일 수 있다.

밸리들은 길이, 폭, 및 밸리 길이가 밸리 바닥의 길이인 깊이를 갖고, 밸리 폭은 분리의 가장 긴 거리에서 측정된 하나의 밸리의 밸리 에지들을 분리시키는 거리이고, 밸리 깊이는 밸리 에지로부터 밸리 바닥(예를 들어, 피크-트라우프 높이)으로의 최대 수직 거리이다. 밸리에 대한 기존의 치수들은 0.25mm 내지 10mm의 밸리 길이들, 0.1mm 내지 10mm의 밸리 폭들, 및 0.1mm 내지 10mm의 밸리 깊이들을 포함한다. 일실시예에서, 대략 3mm의 밸리 길이, 대략 3mm의 밸리 깊이, 및 대략 2mm의 밸리 폭은 매우 효과적인 것으로 밝혀졌다.

DDM(2800)과 같은 DDM이 다중 밸리들을 가질 때, DDM(2800)의 밸리들(2910)과 같은 밸리들은 평행할 수 있고, 모두 평행한 밸리 바닥들(2913)을 갖거나, 이들 밸리는 서로에 대해 비-제로 각도에 또는 서로에 대해 가변 각도들에 놓이는 밸리 바닥들에 평행하지 않을 수 있다.

DDM(2800)의 밸리들(2910)은 단일 채널(공간은 밸리 측면들 및 밸리 바닥에 의해 경계지어진다)을 갖고, 하지만, 밸리들은 다중의 교차 채널들을 가질 수 있어서, 밸리 바닥들은 분기를 갈라지게 하거나 증가시킬 수 있거나, 조직 맞물림 표면 상에 네트워크들을 형성한다. 도 29e는 2개의 DDM들의 평면도를 도시하며, 좌측 DDM(2980)은 회전 속도에 평행하지 않은 밸리 바닥들을 갖는 평행한 밸리들(2981)을 갖는 한편, 우측 DDM(2990)은 회전 속도에 대해 그리고 서로에 대해 모두 상이한 각도로 다중 교차 밸리들의 네트워크(2991)를 갖는다.

전술한 바와 같이, DDM(2800)의 조직-대면 표면(2850)은, 회전축(2830)에 수직으로 그리고 중심축(2825)에 평행하게 정렬된 주 반-축(A), 제 1의 부 반-축(B), 및 회전축(2830)에 평행한 제 2의 부 반-축(C)을 갖는 반-타원형의 표면을 갖는다. 조직-대면 표면(2850)은, A > B > C인 일실시예에서 타원형 형태를 가질 수 있다. 하지만, 반-축들의 길이들 사이의 임의의 관계가 가능하다. 예를 들어, 다른 실시예들에서, DDM들이 제조될 수 있으며, 이에 대해 A = B = C(예를 들어, 조직-대면 표면은 반-구체이다).

DDM(2800)의 제 1의 측면 표면(2871) 및 제 2의 측면 표면(2872)은 반-탄원형 형태의 연속물들이다. 이와 같이, 이들은 서로 일정 각도에 놓여서, 도 19d 및 도 20에서 처음에 도시된 바와 같이, 웨지를 형성하고, 이것은 복합 조직의 섬유질 성분들을 정렬하고 잡아당겨, 돌출부들이 섬유질 성분들에 걸리고 파손하도록 한다.

도 30은 제 1 막(3016)에 수용된 제 1 조직 영역(3011)과 제 2 막(3017)에 수용된 제 2 조직 영역(3012)의 상황을 나타낸다. 제 1 막(3016) 및 제 2 막(3017)은 조직 평면(3020)에 인접한다. 제 1 막(3016) 및 제 2 막(3017)은 밀집하게 패킹된 섬유질 성분들로 형성되어, 단단한 조직을 포함한다. 제 1 막(3016)으로부터 제 2 막(3017)으로 조직 평면을 걸치는 세포간 물질들은 섬유질 성분들(3030)을 포함한다. 이들 섬유질 성분들(3030)은 덜 밀집하게 패킹되어, 세포간 물질들은 부드러운 조직을 포함한다. 조직-대면 표면(2850)이 2개의 조직 영역들(3011 및 3012)을 분리시키기 위해 화살표(3050)의 방향으로 조직 평면(3020)으로 프레스될 때, 제 1 측면 표면(2871) 및 제 2 측면 표면(2872)은 각각 조직 영역들(3011 및 3012) 상에 제 1 확산력(3041) 및 제 2 확산력(3042)을 가하고, 이들은 돌출 상부들(2940)에서 섬유질 성분들(3030)을 정렬하고 잡아당긴다(도 29c 참조). 이것은 섬유질 성분들(3030)이 밸리들(2910)에 들어가도록 하여, 조직-대면 표면(2850)이 회전축(2830) 주위를 회전하여 페이지의 평면(시청자쪽으로)으로부터 이동할 때 돌출부(2920)에 의해 걸리고 그런 후에 찢어질 수 있다. 추가로, 돌출 상부들(2940)이 측면 측들에 대해 연속적일 때, 돌출 상부들(2940)의 더 많은 측면 영역들이 또한 조직 영역들(3011 및 3012)을 별개로 웨징하는 추가 확산력들(3043 및 3044)을 가하여, 섬유질 성분들(3030) 상에 스트레인을 더 증가시킨다.

도 30은 또한 DDM의 중요한 양상을 도시한다. DDM은 조직 평면에 자동으로 뒤따를 것이다. 조직 평면들이 단단한 조직들(예를 들어, 막들, 도관들 등)에 의해 경계지어지는 경향이 있고, 부드러운 조직들에 의해 걸쳐지기 때문에, DDM은 차동 작용으로 인해, 단단한 조직으로 이동하지 않고, 부드러운 조직으로 이동하여, 조직 평면에 뒤따르고 분리시키고, 조작자로부터의 안내가 거의 없거나 전혀 없을 것이다. 이것은, 조작자가 현재 실시에 의해 요구될 때 해부학적 구조의 이해를 세부적으로 가질 필요가 없거나, 이와 대조적으로, DDM은, 숙련된 의사가 예를 들어, 조직 평면들이 종양에 의해 비틀리거나, 또는 조직들이 팽창되거나 염증이 생길 때, 불확실한 해부학적 구조를 더 확신있게 절개하도록 한다는 것을 의미한다.

도 31은 도 30에 도시된 섬유질 성분들(3030)을 파손시키기 위해 걸치고 신장시킬 때 조직-대면 표면(2850)의 단부도를 도시한다. 3개의 섬유질 성분들(제 1 섬유질 성분(3031), 제 2 섬유질 성분(3032), 및 제 3 섬유질 성분(3033))은 3개의 돌출부들(각각, 제 1 돌출부(2921), 제 2 돌출부(2922), 및 제 3 돌출부(2923))에 의해 걸려졌다. 조직 대면 표면(2850)은 회전하여, 화살표(3100)에 의해 표시된 바와 같이 움직임의 호인 운동 방향(2840)을 생성한다. 제 1 섬유질 성분(3031)은 제 1 밸리(2911)에 단지 들어가고, 제 1 돌출부(2921)에 의해 아직 걸려지지 않았다. 제 2 섬유질 성분(3032)은 시간에 있어서 초기 지점에서 제 2 밸리(2912)에 들어가고, 제 2 돌출부(2922)에 의해 걸려지고 잡아당겨졌다. 제 3 섬유질 성분(3033)은 시간에 있어서 더욱 초기 지점에서 제 3 밸리(2913)에 들어가고, 제 3 돌출부(2923)에 의해 걸려지고 더욱 더 잡아당겨졌다. 공교롭게도, 모든 3개의 섬유질 성분들(3031, 3032, 및 3033)은 파손으로 혹사당할 것이다.

도 31은 DDM(2800)의 설계의 중요한 양상을 도시한다. 밸리들이 하나의 측면 표면(2871)으로부터 대향하는 측면 표면(2872)에 걸치기 때문에, 각 밸리는 혹사당한 섬유질 성분들이 들어갈 수 있는 DDM(2800)의 단부에 가로질러 걸치는 개방 공간을 생성하여, 돌출부들에 의해 걸쳐지는 것을 용이하게 한다.

DDM(2800)이 전술한 바와 같이, 표면 텍스처(texture)의 임의의 부분을 제공하는 작은 돌출부들의 어레이들을 갖지 않는다는 것을 주지하는 것이 중요하다. 오히려, DDM(2800)의 모든 표면들은 매끄럽고, 바람직하게, 낮은 마찰 표면들을 소유한다. DDM(2800)의 표면 특징부들의 형태들 및 구성들은 복합 조직들을 차동으로 절개할 수 있는 능력에 대해 책임이 있다. 사실상, DDM(2800)은, 조직과 접촉하는 모든 표면들이 예를 들어, 수술 엽으로 잘 연마될 때 가장 잘 작용한다.

도 32는 완전한 차동 절개 기기의 일실시예의 분해도를 도시한다. 차동 절개 기기(3200)는 기기 핸들(3212)에 부착된 제 1 단부(3291) 및 DDM(3292)이 회전가능하게 장착되는 제 2 단부(3293)를 갖는 기기 삽입 튜브(3290)를 돌출하는 기기 핸들(3212)로 대충 구성된다. 기기 핸들(3212)은 상부 배터리 커버(3222)를 포함하는 상부 하우징(3220)와, 기기 하우징 볼트들(3236)에 의해 함께 유지되는 하부 하우징(3230)으로부터 조립된다. 모터(3260) 및 배터리 팩(3270)은 상부 하우징(3220) 및 하부 하우징(3230)에 포함된다. 스위치 포트(3224)는 상부 하우징(3220)에 있고, 스위치 포트를 통해 배터리 팩(3270)으로부터 모터(3260)에 전력을 제공하기 위한 스위치(3282)(임시 스위치 또는 온-오프 스위치일 수 있는)에 액세스될 수 있다. 전력 레벨 조정기(3281)(임의의 편리한 성분일 수 있지만, 여기서 선형 전위차계로서 도시된다)를 더 포함하는 인쇄 회로 보드(3280)가 제공되고, 상부 하우징(3220)의 표면에 장착된 가요성 스위치 커버(3284)를 통해 액세스될 수 있다. 또한, 순방향 스프링 배터리 커넥터들(3272) 및 후부 스프링 배터리 커넥터들(3274)이 포함되고, 이것은 배터리 팩(3270)으로부터 전력을 라우팅(route)한다. 상부 하우징(3220)은 기기 삽입 튜브(3290)을 모터(3260) 근처에 그리고 이와 동축으로 고정하고 배향하기 위해 기기 삽입 튜브 지지부(3226)를 더 포함한다.

하부 하우징(3230)은 일체형 하부 배터리 커버(3232) 및 모터 하우징 섹션(3234)을 갖는 배터리 팩(3270)으로의 액세스를 추가로 제공하고 이에 고정하고, 이것은 3개의 기기 하우징 볼트들(3236)을 이용하여 상부 하우징(3220)에 추가로 유지된다. 모터 하우징 섹션(3234)은 기기 삽입 튜브(3290)와 동축인 모터(3260)를 유지하고 고정하며, 이것은 기기 삽입 튜브 지지부(3226)를 통과한다. 모터 하우징(3260)은 모터 칼라(collar)(3264)에 대해 모터 하우징 섹션(3234)에 의해 순방향으로 프레스되고, 그 내부 직경은 모터 샤프트 커플러(coupler)(3262)를 위한 공간을 남긴다. 모터 샤프트 커플러(3262)는 모터 샤프트 커플러 볼트들(3266)의 도움으로, 모터(3260)의 샤프트의 단부 상에 고정되게 장착되고, 구동 샤프트(3294)의 제 1 단부(3295)를 쥔다. 구동 샤프트(3294)는 기기 삽입 튜브(3290)의 내부에 그리고 이와 동심으로 모터(3260)에 의해 회전된다. 구동 샤프트(3294)는 또한 기기 삽입 튜브(3290)의 제 2 단부(3293) 상에 장착되는 샤프트 베어링(3296)에 의해 동심으로 지지되는 구동 샤프트(3294)의 제 2 단부(3297)를 갖는다. DDM(3292)은, 구동 샤프트(3294)가 DDM(3292)으로 하여금 회전하도록 샤프트 베어링(3296) 상에 회전가능하게 장착된다. DDM(3292), 샤프트 베어링(3296), 구동 샤프트(3294), 및 기기 삽입 튜브(3290)는 다음에 설명되는 DDM 조립체(3299)을 집합적으로 형성한다.

도 33a, 도 33b, 및 도 33c는 모터(3260)가 DDM(3292)의 진동을 구동하도록 DDM(3292)이 다른 성분들과 함께 어떻게 조립되는 지를 포함하여, DDM 조립체(3299)의 세부사항들을 도시한다.

도 33a를 이제 참조하면, DDM(3292)은 이 실시예에서 제 1 단부(3321) 상의 조직 대면 표면(3322) 및 제 2 단부(3323) 상의 샤프트 베어링 그립(3324)을 포함한다. 샤프트 베어링 그립(3324)에는 2개의 선회 핀들(3325)이 추가로 설치된다. DDM(3292)은 부분적으로 중공일 수 있어서, 샤프트 베어링(3296)이 내부에 설치되도록 하는 샤프트 베어링 공동(3326)을 소유한다. 샤프트 베어링 공동(3326)은 캠 후속 공동(3328)을 추가로 지지한다. 캠 후속 공동(3328)의 형태는 한 방향으로 훨씬 더 좁아져서, 슬롯을 형성하도록 경사질 수 있다. 샤프트 베어링(3296)은 보어(3336), 샤프트 베어링 팁(3332), 나사산 형성된(threaded) 베어링 단부(3338), 및 2개의 선회 핀 구멍들(3334)을 갖는다. 나사산 형성된 샤프트 베어링 단부(3338)는 기기 삽입 튜브(3290)의 제 2 단부(3293) 상의 나사산 형성된 샤프트 베어링 장착부(3342)에 나사 연결된다. 보어(3336)는, 샤프트 베어링 팁(3332)에서를 제외하고, 그 길이를 따라 어디서든지 구동 샤프트(3294)의 직경(3385)보다 더 큰 직경을 가질 수 있어서, 샤프트 베어링(3296)과 구동 샤프트(3294) 사이의 접촉 표면을 감소시킨다. 구동 샤프트(3294)의 제 2 단부(3297)는 주 샤프트 섹션(3352) 및 캠 샤프트 섹션(3354)를 포함하도록 변형된다. 도 33b 및 도 33c에서 알 수 있듯이, 이들 성분들의 다양한 서브-구성들은 그 조립 및 동작을 허용한다.

이제 도 33b를 참조하면, 구동 샤프트(3294)는 DDM 조립체(3299)의 기기 삽입 튜브(3290) 및 샤프트 베어링(3296) 내에 동축으로 설치되는 것으로 도시된다. 이것은 기기 삽입 튜브(3290)의 제 2 단부(3293)에 위치된 나사산 형성된 샤프트 베어링 장착부(3342)에 나사 연결하기 위한 샤프트 베어링(3296)의 나사산 형성된 베어링 단부(3338)를 정렬한다. 샤프트 베어링 팁(3332)은 구동 샤프트(3294)를 수용하여, DDM(3292)에 대해 오정렬을 방지한다. 구동 샤프트(3294)의 제 2 단부(3293)는, 캠 샤프트 섹션(3354)가 완전히 노출되도록 샤프트 베어링 팁(3332)으로부터 방출한다. 일단 기기 삽입 튜브(3290), 샤프트 베어링(3296), 및 구동 샤프트(3294)가 조립되면, DDM(3292)은 샤프트 베어링(3296) 상에 장착되어, (a) 선회 지점 핀들(3325)은 도 33c에 도시된 바와 같이, 선회 핀 구멍들(3334)에 삽입되고, (b) 캠 샤프트 섹션(3354)은 캠 후속 공동(3328)에 삽입된다.

도 33c는 조립된 DDM 조립체(3299)를 도시한다. DDM(3292)은 기기 삽입 튜브(3290)의 나사산 형성된 샤프트 베어링 장착부(3342)에 나사 연결되는 샤프트 베어링(3296)에 걸쳐 설치되며, 이들 모두는 구동 샤프트(3294)를 동축으로 수용한다. 샤프트 베어링 그립(3324) 상의 선회 핀들(3325)이 샤프트 베어링(3296)의 선회 핀 구멍들(3334)에 설치되는 것이 주목된다. 샤프트 베어링 공동(3326)과 조합된 이러한 장치는 중공 DDM(3292)이 선회 핀들(3325) 상에서 자유롭게 선회하도록 한다. 구동 샤프트(3294)의 회전은, 샤프트 섹션(3354)이 캠 후속 공동(3328) 내부에서 회전하도록 하여, 선회 핀 구멍들(3334) 주위에서 진동하고 양머리 화살표(3377)로 표시된 바와 같이, 조직 대면 표면(3322)을 나란히 미끄러지듯이 이동시키기 위해 DDM(3292)을 구동한다.

동작시, 도 32 및 도 33a 내지 도 33c를 참조하면, 의사는 기기 핸들(3212)에 의해 차동 절개 기기(3210)를 유지하고, DDM(3292)을 지지하는 말단 팁을 절개될 복합 조직으로 배향한다. 의사는 전력 레벨 조정부(3281)를 원하는 위치로 슬라이딩함으로써 전력 레벨을 선택하고, 그런 후에 스위치(3282) 상에 자신의 엄지 손가락을 위치시키고, 이를 프레스하여 스위치를 차단한다. 스위치(3282)가 차단될 때, 모터(3260)는 턴 온되고, 모터 샤프트 커플러(3262)를 회전시키고, 다시 구동 샤프트(3294)를 회전시킨다. 구동 샤프트(3294)는 샤프트 베어링(3296) 및 특히 샤프트 베어링 팁(3332)에 의해 동축으로 그리고 매우 엄밀하게 적소에 유지되어, 구동 샤프트(3294)의 캠 샤프트 섹션(3354)은 DDM(3292)의 샤프트 베어링 공동(3326)의 캠 후속 공동(3328) 내부에서 회전가능하게 진동한다. 캠 후속 공동(3328)은 경사지고, 도 33a 내지 도 33c에 도시된 실시예에서, 선회 핀(3325) 및 선회 핀 구멍들(3334)에 의해 형성된 회전 조인트 축에 수직인 방향으로 발생하는 가장 좁은 치수를 갖는다. 이 실시예에서, 캠 후속 공동(3328)의 가장 좁은 치수는 이제 회전하는 구동 샤프트(3294)의 캠 샤프트 섹션(3354)의 통과를 거의 허용하지 않는다. 따라서, 캠 샤프트 섹션(3354)의 회전 진동은 캠 후속 공동(3328)의 긴 벽들에 충돌하여, 전체 DDM(3292)이 선회 핀들(3325) 및 선회 핀 구멍들(3334)에 의해 형성된 회전 조인트 축에 수직인 평면에 놓이는 진동 호(3377)를 통해 회전하도록 한다. 이 실시예에서, 차동 절개 부재(3292)의 조직 대면 표면(3322)이 스윙하는 진동 호(3377)의 진폭은, 캠 샤프트 섹션(3354)이 절단되는 구동 샤프트(3294)의 직경(3385), 및 조직 대면 표면(3322) 및 선회 핀 구멍들(3334)을 분리시키는 거리(3379)의 함수이다. 진동의 주파수는 모터(3260)의 회전의 진폭의 주파수에 매칭한다. 조작자는 전력 레벨 조정부(3281)의 위치를 변경함으로써 조직 대면 표면(3322)의 진동 주파수를 제어할 수 있다. 모터(3260)의 회전 및 이에 따라 구동 샤프트(3294)의 회전을 DDM(3292)의 진동으로 변환하기 위한 이러한 메커니즘은 도 22 내지 도 25c에 도시된 스카치 요크와 유사하다는 것을 주지된다.

차동 절개 기기(3200)는 DDM의 구현의 일례이고, 많은 변형들이 가능하다. 예를 들어, DDM의 진동은 기기 삽입 튜브내부에서 앞 뒤로 길이 방향으로 이동하는 슬라이더를 갖는 크랭크 및 슬라이더 메커니즘에 의해 구동될 수 있다. 대안적으로, 모터는 DDM에 인접하게 위치될 수 있고, 모터 샤프트는 기기 삽입 튜브 아래로 실행되는 모터에 전력 공급하기 위해 DDM 및 전기 와이어들만을 직접 구동한다. 추가로, DDM이 튜브의 단부에 작 적응되기 때문에, 기기 삽입 튜브를 크게 연장하는 것은 예를 들어 차동 절개 기기(3200)와 같은 차동 절개 기기들이 복강경 검사 기기들이 되도록 한다. 36cm만큼 긴 기기 삽입 튜브들을 갖는 차동 절개 기기들이 사용될 수 있지만, 더 길거나 더 짧은 튜브들이 설계에 쉽게 수용된다. 본 명세서에 개시된 DDM들은 Intuitive Surgical(Sunnyvale, CA)로부터의 다빈치 수술용 로봇과 같은 수술용 로봇의 아암에 쉽게 적응될 수 있다. DDM은 매우 작게 만들어질 수 있고, 예를 들어, DDM 및 기기 삽입 튜브가 5mm 구멍을 통해 설치되는, 수술 포트와 같은 효과적인 차동 절개 기기들이 구축될 수 있어서, 최소한의 침습성 수술을 가능하게 한다. 이들 더 작은 디바이스들이 쉽게 구축된다.

추가로, 구동 샤프트가 가요성 구동 샤프트로 대체되고 기기 삽입 튜브가 굴곡지는 차동 절개 기기들이 사용될 수 있다. 이것은 도 6c에 도시된 것과 같이, 만곡된 기기 삽입 튜브들을 갖는 차동 절개 기기들을 생성한다. 기기 삽입 튜브의 관절식이 또한 가능하며, 예를 들어 관절에서 범용 조인트 또는 다른 벤딩가능한 커플러를 갖는 구동 샤프트를 이용한다.

이전에 개시된 바와 같이, 추가 기능은 차동 절개 기기의 단부에 추가될 수 있다. 예를 들어,

● 도 11b 및 도 13은 DDM의 설계가 어떻게 유체로 하여금 관개를 위해 DDM에 전달되도록 하는 지와, 또는 흡입이 수술실을 세척하기 위해 어떻게 적용될 수 있는 지와, 또는 광원이 수술실을 조명하기 위해 DDM 상에 또는 그 근처에 어떻게 위치될 수 있는 지를 도시한다.

● 도 26a 내지 도 26d는 절단을 위해 날카롭게 만들어질 수 있거나, 전기 외과 수술을 위해 전기 외과 발전기(단극 또는 양극)에 의해 전력 공급될 수 있는 후퇴가능한 절단 블레이드를 갖는 차동 절개 기기를 개시한다.

● 도 27은 DDM의 설계가 DDM으로 하여금 겸자로서 기능하도록 어떻게 적응되는 지를 도시한다.

추가 기능은 차동 절개 기기에 쉽게 추가될 수 있다. 예를 들어, DDM 또는 DDM을 유지하는 슈라우드의 측면 상의 임의의 크기의 패치는 패치가 전기 소작술에 사용될 수 있도록 전력 공급될 수 있다. 제조를 간략하게 하기 위해, 구동 샤프트는 핸들로부터 DDM으로 전기를 도통시키는데 사용될 수 있다. DDM의 설계는 도 27에 도시된 겸자가 그 대신 가위로서 사용되도록 한다. DDM의 개선된 설계는 이들 많은 추가 기능이 하나의 차동 절개 기기에서 함께 조합되도록 한다. 차동 절개 기기의 작용 단부에서 DDM와 기능을 조합하는 것으로부터 실현된 장점들은 의사가 수술을 위해 필요로 하는 기기들의 수를 감소시키는 것과; 병원을 위한 물품 및 지원 스태프를 위한 물류를 간략화하는 것과; 더 중요하게는, 수술을 느리게 하고 수술 합병증의 주요 원인인, 수술 동안 기기 교체들을 감소시키는 것을 포함한다. 이것은 특히 복강경 검사 및 로봇형 수술에 있어서 그러한데, 이것은 종종 공기 밀폐 포트들을 가지고, 작은 절개를 통해 신체 내에 기기들을 위치시키는 것을 요구한다.

도 34는 조립된 차동 절개 기기의 일실시예의 사시도를 도시한다. 차동 절개 기기(3400)는, 기기 핸들(3412)에 부착된 제 1 단부(3491) 및 DDM(3492)이 회전가능하게 장착된 제 2 단부(3493)를 갖는 기기 삽입 튜브(3490)가 돌출하는 기기 핸들(3412)로 대충 구성된다. 기기 핸들(3412)은 상부 배터리 커버(3422)를 포함하는 상부 하우징(3420)과, 하부 배터리 커버(3432)를 포함하는 하부 하우징(3430)으로부터 조립된다. 상부 하우징(3420) 및 하부 하우징(3430)에는 모터(3460) 및 배터리들(3470)이 수용되고, 이들은 선택적으로 배터리 팩에 조립될 수 있다. 상부 하우징(3420)에는 배터리 팩(3470)으로부터 모터(3460)에 전력을 제공하기 위한 스위치(3482)(임시 스위치 또는 온-오프 스위치일 수 있는)가 존재한다. 상부 하우징(3420)의 표면에 장착된 가요성 스위치 커버(3484)는 내부에 전력 레벨 조정부(3581) (도 35a) 로의 액세스를 허용한다. 상부 하우징(3420)은 기기 삽입 튜브(3490)를 모터(3460) 근처에 그리고 이와 동축으로 배향시키기 위해 후퇴가능한 블레이드 후크 제어 버튼(3499)(제어 버튼 볼트(3498)에 의해 고정된) 및 기기 삽입 튜브 지지부(3426)를 더 포함한다.

도 35a는 차동 절개 기기(3400)의 분해도를 도시한다. 차동 절개 기기(3400)는, 기기 핸들(3412)에 부착된 제 1 단부(3491) 및 DDM(3492)이 회전가능하게 장착된 제 2 단부(3493)를 갖는 기기 삽입 튜브(3490)가 돌출하는 기기 핸들(3412)로 대충 구성된다. 기기 핸들(3412)은 상부 배터리 커버(3422)를 포함하는 상부 하우징(3420)과, 하부 배터리 커버(3432)를 포함하는 하부 하우징(3430)으로부터 조립되고, 이들은 기기 하우징 볼트들(3536)에 의해 함께 유지된다. 본 명세서에서 배터리 유형 CR123A(각각 3V, 전체 6개의 배터리들(3470)에 대해 18V)로서 도시된 배터리들(3470) 및 모터(3460)는 상부 하우징(3420) 및 하부 하우징(3430) 내에 포함되지만, 다른 배터리 유형들 및 전압들이 사용될 수 있다. 몇몇 실시예들에서 3V만큼 낮은 총량을 갖는 배터리들이 사용된다. 스위치 포트(3524)는 상부 하우징(3420)에 있고, 이러한 스위치 포트를 통해 배터리 팩(3470)으로부터 모터(3460)에 전력을 제공하기 위한 스위치(3482)(임시 스위치 또는 온-오프 스위치일 수 있는)에 액세스할 수 있다. 전력 레벨 조정부(3581)(임의의 편리한 성분일 수 있지만, 여기서 선형 전위차계로서 도시된)를 더 포함하는 인쇄 회로 보드(3580)가 제공되고, 상부 하우징(3420)의 표면에 장착된 가요성 스위치 커버(3484)를 통해 액세스될 수 있다. 또한, 순방향 스프링 배터리 커넥터들(3572) 및 후부 스프링 배터리 커넥터들(3574)이 포함되고, 이들은 배터리들(3470)로부터 전력을 라우팅한다. 상부 하우징(3420)은 모터(3460) 근처에 그리고 이와 동축으로 기기 삽입 튜브(3490)를 고정하고 배향시키기 위해 기기 삽입 튜브 지지부(3426)를 더 포함한다. 기기 삽입 튜브 유지 볼트(3527)는 기기 삽입 튜브 지지부(3426)에 고정되게 기기 삽입 튜브(3490)를 유지한다.

하부 하우징(3430)은 일체형 하부 배터리 커버(3432) 및 모터 하우징 섹션(3534)을 갖는 배터리들(3470)로의 액세스를 추가로 제공하고, 이에 고정하며, 이들은 3개의 기기 하우징 볼트들(3536)을 이용하여 상부 하우징(3420)에 추가로 유지된다. 모터 하우징 섹션(3534)은 기기 삽입 튜브(3490)와 동축으로 모터(3460)를 유지하고 고정하며, 이것은 기기 삽입 튜브 지지부(3426)를 통과한다. 모터(3460)는 모터 스프링(3562)에 대해 모터 하우징 섹션(3534)에 의해 순방향으로 프레스되고, 그 내부 직경은 모터 샤프트 커플러(3562)를 위한 공간을 남긴다. 모터 샤프트 커플러(3562)는 모터 샤프트 커플러 볼트들(3566)의 도움으로, 모터(3460)의 샤프트의 단부 상에 고정되게 장착되고, 구동 샤프트(3494)의 제 1 단부(3595)를 추가로 쥔다. 모터(3460)는 후퇴가능한 블레이드 후크 제어 버튼(3499)의 제어 하에 모터 하우징 섹션(3534) 내에 길이 방향으로 앞 뒤로 슬라이딩할 수 있다. 모터(3460)는 회로 보드(3580) 상에 장착된 스프링형 모터 전력 접점들(3563)에 대해 동작가능하게 슬라이딩하는 전력 접촉 플레이트(3569)를 추가로 포함한다. 또한, 조정가능한 전력 접촉 압력 제어 벨트(3561)은 회로 보드(3580) 상에 장착된다. 정상적으로, 스프링(3567)은 모터(3460)를 후방에 유지한다. 그 위치에서, 인쇄 회로 보드(3580) 상에 장착된 스프링형 모터 전력 접점들(3563)은 모터(3460) 상의 전력 접촉 플레이트(3569)와 정렬되고 이에 대해 프레스되어, 배터리 팩(3470)으로부터의 전력은 모터 회전을 구동할 수 있다. 후퇴가능한 블레이드 후크 제어 버튼(3499)을 순방향으로 프레스하는 것은 모터(3460)가 순방향으로 슬라이딩하도록 한다. 전력 접점 플레이트(3569)는 후퇴가능한 블레이드 후크 제어 버튼(3499)의 영향 하에 모터(3460)의 전체 진행 정도보다 더 짧아서, 배터리 팩(3470)으로부터의 전력은, 모터(3460)가 스프링형 모터 전력 접점들(3563)과의 접촉을 차단하기 위해 삽입 튜브 제 2 단부(3493)쪽으로 순방향으로 충분히 멀리 슬라이딩될 때 자동으로 절단된다.

구동 샤프트(3494)는 또한 제 2 단부(3597)를 갖는데, 이 제 2 단부는 기기 삽입 튜브(3490)의 제 2 단부(3493) 상에 장착되는 샤프트 베어링(3496)을 통과하고, 이에 의해 동심으로 지지된다. 도 35b를 또한 참조하면, 구동 샤프트(3494)의 제 2 단부(3597)는 (3597의 제 2 단부의 팁으로부터 안쪽으로 작용하는)캠 수용기 유지기(3555), 캠 수용기 구동기(3554), 및 샤프트 베어링 유격 섹션(3552)을 더 포함한다. DDM(3492)은 샤프트 베어링(3496) 상에 회전가능하게 장착되어, 구동 샤프트(3494)가 DDM(3492)이 왕복 진동과 함께 회전하도록 한다. DDM(3492), 샤프트 베어링(3496), 캠 수용기(3596), 캠 수용기 유지기(3555), 구동 샤프트(3494), 및 기기 삽입 튜브(3490)는 다음에 설명되는 DDM 조립체(3598)를 집합적으로 형성한다.

도 35b는 모터(3460)가 DDM(3492)의 왕복 진동을 구동하도록 DDM(3492)이 다른 성분들과 함께 어떻게 조립되는 지를 포함하는, DDM 조립체(3598)의 세부사항들을 도시한다. 이 실시예에서, DDM(3492)은 제 1 단부(3521) 상의 조직 대면 표면(3522)과, 제 2 단부(3543) 상의 샤프트 베어링 그립(3524)을 포함한다. 샤프트 베어링 그립(3524)에는 2개의 선회 핀 구멍들(3525)이 추가로 설치된다. DDM(3492)은 부분적으로 중공일 수 있어서, 샤프트 베어링(3496)이 내부에 설치되도록 하는 샤프트 베어링 공동(3526)을 수용한다. 샤프트 베어링 공동(3526)은 캠 수용기(3596)가 그 안에 쉽게 슬라이딩하도록 하기 위해 성형된 캠 수용기 공동(3548)을 추가로 지지한다. 이 실시예에서, DDM(3492)의 조직 대면 표면(3522)은 후퇴가능한 블레이드 슬롯(3506)을 더 포함한다. 샤프트 베어링(3496)은 보어(3536), 샤프트 베어링 팁(3532), 나사산 형성된 베어링 단부(3538), 및 나사산 형성된 구멍들(3534)에 설치된 2개의 삽입가능한 선회 핀들(3535)을 갖는다. 나사산 형성된 샤프트 베어링 단부(3538)는 기기 삽입 튜브(3490)의 제 2 단부(3493) 상의 나사산 형성된 샤프트 베어링 장착부(3542)에 나사 연결된다. 보어(3536)는, 샤프트 베어링 팁(3532)에서를 제외하고, 그 길이를 따라 어디서든지 구동 샤프트(3494)의 직경(3585)보다 더 큰 직경을 가질 수 있어서, 샤프트 베어링(3496)과 구동 샤프트(3494) 사이의 접촉 표면을 감소시킨다. 구동 샤프트(3494)의 제 2 단부(3497)는 주 샤프트 섹션(3552), 캠 샤프트 섹션(3554), 및 캠 수용기 유지기(3555)를 포함하도록 변형된다. 캠 수용기(3596)는 캠 수용기 바디(3502), 캠 수용기 챔버(3505), 및 후퇴가능한 블레이드(3501)를 더 포함한다. 후퇴가능한 블레이드는 후크(3504) 및 조직 맞물림 표면(3503)을 더 포함할 수 있다. 이들 성분들의 다양한 서브-성분들은 본 명세서의 어디에나 개시된 바와 같이, 그 조립 및 동작을 허용한다.

DDM(3492)은 기기 삽입 튜브(3490)의 나사산 형성된 샤프트 베어링 장착부(3542)에 나사 연결되는 샤프트 베어링(3496)에 걸쳐 설치되며, 이들 모두는 구동 샤프트(3494)를 동축으로 수용한다. 샤프트 베어링 그립(3524) 상의 선회 핀들(3525)이 샤프트 베어링(3496)의 선회 핀 구멍들(3535)에 설치되는 것이 주목된다. 샤프트 베어링 공동(3526)과 조합된 이러한 장치는 중공 DDM(3492)이 선회 핀들(3535) 상에서 자유롭게 선회되도록 한다. 구동 샤프트(3494)의 회전은, 샤프트 섹션(3554)이 캠 수용기(3596) 내부에서 회전하도록 하여, 선회 핀 구멍들(3525) 주위에서 왕복으로 진동하고 조직 대면 표면(3522)을 나란히 미끄러지듯이 이동시키기 위해 DDM(3492)을 구동한다.

동작시, 의사는 기기 핸들(3412)에 의해 차동 절개 기기(3400)를 유지하고, DDM(3492)을 지지하는 말단 팁을 절개될 복합 조직으로 배향한다. 의사는 전력 레벨 조정부(3581)를 원하는 설정으로 슬라이딩함으로써 전력 레벨을 선택하고, 그런 후에 스위치(3482) 상에 자신의 엄지 손가락을 위치시키고, 이를 프레스하여 스위치를 차단한다. 스위치(3482)가 차단될 때, 모터(3460)는 턴 온되고, 모터 샤프트 커플러(3562)를 회전시키고, 다시 구동 샤프트(3494)를 회전시킨다. 구동 샤프트(3494)는 샤프트 베어링(3496) 및 특히 샤프트 베어링 팁(3532)에 의해 동축으로 그리고 매우 엄밀하게 적소에 유지되어, 구동 샤프트(3494)의 캠 샤프트 섹션(3554)은 DDM(3492) 내에 캡처된 캠 수용기(3502)의 캠 수용기 챔버(3505)내부에서 회전가능하게 진동한다. 캠 샤프트 섹션(3554)의 회전 진동은 이전에 설명된 스카치 요크로서 구성된 캠 수용기(3502)의 캠 수용기 챔버(3505)의 벽들에 충돌하여, 전체 DDM(3492)이 선회 핀들(3535) 및 선회 핀 구멍들(3525)에 의해 형성된 회전 조인트 축에 수직인 평면에 놓이는 진동 호를 통해 회전하도록 한다. 의사는 후퇴가능한 블레이드 후크 제어 버튼(3499)을 순방향으로 밀어냄으로써 후퇴가능한 블레이드(3501)를 연장할 수 있다. 후퇴가능한 블레이드 후크 제어 버튼(3499)의 순방향 운동은 모터(3460) 및 전력 접촉 플레이트(3569)가 순방향으로 이동하도록 하여, 스프링형 모터 전력 접점들(3563)로부터 전력 접촉 플레이트(3569)를 분리시키고, 전술한 바와 같이, 모터에 대한 전력을 차단하고, DDM(3492)의 진동을 방지한다. 동시에, 모터(3460)의 순방향 운동은 구동 모터 샤프트(3494)를 기기 삽입 튜브(3490)의 제 2 단부(3493)쪽으로 순방향으로 밀어낸다. 구동 샤프트(3494)의 순방향 운동은 캠 수용기 바디(3502) 내부의 캠 수용기 챔버(3505)의 상부에 대해 캠 수용기 유지기(3555)를 다시 밀어내어, 캠 수용기 바디(3502)를 캠 수용기 공동(3548) 더 위로 밀어내고, 후퇴가능한 블레이드 슬롯(3506)로부터 후퇴가능한 블레이드(3501)를 연장한다. 따라서, 후퇴가능한 후크 제어 버튼(3499)의 순방향 운동은 모터(3460)가 멈추도록 하고, 후퇴가능한 블레이드(3501)가 DDM(3492)으로부터 연장하도록 한다. 후퇴가능한 블레이드 후크 제어 버튼(3499)이 해제될 때, 모터 스프링(3562)은 모터(3460)를 후방으로 밀어내어, 후퇴가능한 블레이드(3501)를 후퇴시키고, 모터에 대한 전기 접점들을 복구한다.

이 실시예에서, 차동 절개 부재(3492)의 조직 대면 표면(3522)이 스윙하는 진동의 진폭은, 캠 샤프트 섹션(3554)이 절단되는 구동 샤프트(3494)의 직경(3585), 및 조직 대면 표면(3522) 및 선회 핀 구멍들(3525)을 분리시키는 거리(3579)의 함수이다. 복합 조직에 대한 DDM(3492)의 왕복 진동(분당 사이클)의 주파수는 모터(3460)의 회전 주파수(분당 회전)에 매칭한다. 조작자는 전력 레벨 조정부(3581)의 위치를 변경함으로써 조직 대면 표면(3342)의 진동 주파수를 제어할 수 있다. 모터(3460)의 회전 및 이에 따라 구동 샤프트(3494)의 회전을 DDM(3492)의 진동으로 변환하기 위한 이러한 메커니즘은 도 22 내지 도 25c에 도시된 스카치 요크와 유사하다는 것을 주지된다.

도 35c는 구동 샤프트(3494), 이에 따라 캠 수용기 바디(3502)의 전방/후방 운동이 또한 DDM(3492)의 왕복 진동의 진폭을 변경하는 것을 도시한다. 구동 샤프트(3494)는 도 35c의 좌측 프레임에서 후방 위치(화살표(3595)의 방향으로 이동되는)와, 우측 프레임에서 전방 위치(화살표(3597)의 방향으로 이동되는)에 표시된다. 따라서, 캠 수용기 바디(3502)가 캠 수용기 공동(3548) 내부에서 순방향으로 이동할 때, 캠 수용기 바디(3548)와 선회 핀 구멍들(3525) 사이의 거리(D)는 D'로 증가하는 한편, 수용기(3599)의 측면 변위는 일정하게 남아있다(전술한 바와 같이, 구동 샤프트(3494)의 직경(3585)에 의해 결정되기 때문에). D'가 증가할 때, 좌측 프레임에서의 DDM(3596)의 더 큰 각도 진폭은 우측 프레임에서 DDM(3598)의 더 작은 각도 진폭으로 감소한다. 이러한 효과는, 후퇴가능한 블레이드가 연장될 때 진동의 진폭을 감소시키는데 사용될 수 있다. 또한, 예를 들어, 의사가 더 정밀한 절개를 위해 더 좁은 진동을 원할 때, DDM에 의한 무딘 절개 동안 진동의 진폭을 변경하는데 사용될 수 있다.

도 36a 및 도 36b는 회전 조인트(3630)를 통해 기기 삽입 튜브(3620)에 회전가능하게 장착된 DDM(3610)을 갖는 차동 절개 기기(3600)의 단부를 도시한다. 차동 절개 기기(3600)는 또한 양머리 화살표(3650)에 의해 표시된 방향으로의 운동에 의해 연장되거나 후퇴될 수 있는 후퇴가능한 후크(3640)를 갖는다. 후퇴가능한 후크(3640)는 예를 들어, 도 34, 35a, 및 도 35b에 기재된 메커니즘을 이용하여 후퇴되거나 연장될 수 있다. 도 36a는 후퇴가능한 후크(3640)가 2개의 구성들로 어떻게 위치될 수 있는지를 설명한다. 구성 1은 연장된 위치에서의 후퇴가능한 후크(3640)를 도시하고, 구성 2는 후퇴된 위치에서의 후퇴가능한 후크(3640)를 도시한다. 후퇴가능한 후크(3640)는 뾰족하거나 둥글 수 있는 팁(3670)과, DDM(3610)의 조직 맞물림 표면(3690)보다 더 공격적일 수 있는 조직 맞물림 표면(3660)을 가질 수 있거나, 덜 공격적일 수 있다. 후퇴가능한 후크(3640)는 본 명세서에 도시된 바와 같이, 슬라이싱하도록 날카로워질 수 있는 엘보우(elbow)(3680)를 수용하거나, 둔탁할 수 있고, 더욱이, 톱니형일 수 있고, 날카로운 영역은 엘보우 내의 어디에나 위치될 수 있다. 구성 2에서, 후퇴가능한 후크는 DDM(3610) 내에 숨겨지고, DDM(3610)만은 조직과 상호 작용한다. 구성 1에서, 후퇴가능한 후크(3640)는 조직과 상호작용하도록 노출되고 사용될 수 있어서, 조직 맞물림 표면(3690)은 조직과 상호 작용(예를 들어, 더 부드러운 조직을 붕괴)하거나, 팁(3670)이 조직에 대해 조작자가 후퇴가능한 후크(3640)를 어떻게 위치시키는 지에 따라, 조직과 상호 작용(예를 들어, 조직을 관통)하거나, 엘보우(3680)가 조직과 상호 작용(예를 들어 조직을 슬라이싱)하게 된다. 추가로, 후퇴가능한 후크(3640)는 조작자에 의해 가변적으로 연장될 수 있는 것을 포함하여, 구성 1과 구성 2 사이에서 임의의 중간 위치에 유지될 수 있다.

도 36b는 차동 절개 기기(3600)의 단부를 도시하고, DDM(3610)이 상기 연장된 구성(구성 1) 또는 상기 후퇴된 구성(구성2)에서 후퇴가능한 후크와 진동할 수 있다는 것과, 후퇴가능한 후크(3640)가 DDM(3610)의 진동의 활성화 이전에 또는 DDM(3610)의 진동 동안 후퇴되거나 연장될 수 있다는 것을 도시한다. 화살표(3601)는, DDM(3610)이 진동하지 않는 동안 후퇴된 구성(하부 좌측 프레임)으로부터 연장된 구성(상부 좌측 프레임)으로 이동하는 후퇴가능한 후크를 도시한다. 화살표(3602)는, 후퇴가능한 후크(3640)가 연장된 구성에 있는 동안, DDM(3610)이 고정(상부 좌측 프레임)으로부터 진동(상부 우측 프레임)으로 스위칭될 수 있다는 것을 보여준다. 화살표(3603)는, DDM(3610)이 진동하는 동안, 후퇴가능한 후크(3640)가 연장된 구성(상부 우측 프레임)으로부터 후퇴된 구성(하부 우측 프레임)으로 이동될 수 있다는 것을 보여준다. 화살표(3604)는, 후퇴가능한 후크(3640)가 후퇴된 구성에 있는 동안, DDM(3610)이 고정(하부 좌측 프레임)으로부터 진동(하부 우측 프레임)으로 변화될 수 있다는 것을 보여준다. 후퇴가능한 후크(3640)는 선택적으로 스테인리스 스틸과 같은 전기 전도성 물질로 만들어질 수 있고, 후퇴가능한 후크(3640)가 전기 외과 후크로서 작용하도록 하기 위해 외부 수술용 전기 외과 발전기에 전기적으로 연결된다.

절개될 많은 조직들은 그 조직으로의 액세스를 얻기 위해 의사가 분리해야 하는 막 또는 캡슐에 감싸인다. 일단 그 막 또는 캡슐이 분리되었으면, 의사는 그 조직의 절개에 대해 진행한다. 도 37은 차동 절개 기기(3600)가 담낭 또는 간을 둘러싸는 캡슐 위에 놓인 복막과 같이 조직(3700) 위에 놓인 멤브레인(3710)을 안전하고 빠르게 분리하는데 사용될 수 있는 방법을 4가지 패널들로 도시한다. 상부 좌측 패널에서, 차동 절개 기기는 연장된 구성에서의 후퇴가능한 후크(3640)를 갖는 멤브레인(3710)에 접근하게 보인다. 상부 우측 패널에서, 후퇴가능한 후크(3640)의 조직 맞물림 표면(3660)은 의사에 의해 멤브레인(3710)에 대해 프레스되고, DDM(3610)은 조직 맞물림 표면(3660)이 멤브레인(3710)을 연마하도록 진동된다. (대안적으로, 후퇴가능한 후크(3640)는 후퇴된 구성에 유지될 수 있고, DDM(3610)의 조직 맞물림 표면(3690)은 멤브레인(3710)을 연마하는데 사용될 수 있다. 2가지 조직 맞물림 표면들(3660 및 3690)이 상이한 공격성 레벨들을 갖는다면, 의사는 멤브레인(3710)을 연마하기 위해 더 많이 공격적이거나 덜 공격적인 조직 맞물림 표면을 선택하는 융통성을 갖는다.) 조직은 작은 개구부(opening)(3720)가 멤브레인(3710)에서 만들어질 때까지 연마된다. 다음으로, 하부 좌측 패널에 도시된 바와 같이, 의사는 개구부(3720)를 통해 그리고 멤브레인(3710) 아래에서 후퇴가능한 후크(3640)의 팁(3670)을 탐색하여, 조직(3700)으로부터 멤브레인(3710)의 플랩(3730)을 들어올리거나 "텐트를 친다(tenting)". 그 후에 의사는 화살표(3740)의 방향으로 DDM(3600)을 이동시켜, 겸자(3730)가 후퇴가능한 후크(3640)의 엘보우(3680)에 밀어 넣고, 엘보우(3680)는 조직을 슬라이싱하도록 날카롭다. 마지막으로, 하부 우측 패널에 도시된 바와 같이, 의사는 DDM(3610)을 진동하게 하여, 후퇴가능한 후크(3640)가 진동하도록 하고, 이에 따라 후퇴가능한 후크(3640)의 엘보우(3680)의 날카로운 에지가 의사가 화살표(3740)의 방향으로 DDM(3600)을 계속해서 이동시킬 때 멤브레인(3710)에 빠르게 이동하도록 한다. 이것은 기본 구조들(예를 들어, 담낭, 쓸개관, 또는 간)에 손상을 주지 않고도, 담낭 및 쓸개관 위에 놓이는 복막과 같은 막을 분리시키기 위한 쉽고, 빠르고 안전한 방식이 될 신선한 조직들에 대해 설명되었다. 후퇴가능한 후크(3640)의 팁(3680)은 멤브레인(3710) 또는 기본 구조들에 쉽게 침투하지 않을 정도로 충분히 무디게 만들어질 수 있고, 더욱이, 엘보우(3680)에서만 날카로운 에지의 배치는 중요한 구조들이 날카로운 에지(3680)에 노출되는 것을 방지하여, 그러한 중요한 구조들이 절단될 가능성을 감소시킨다. 중요한 구조들 위에 놓이는 막들 또는 캡슐들의 예들로는 간, 담낭, 담낭관, 담낭 동맥 위에 놓이는 복막과; 폐, 허파 동맥, 허파 정맥, 및 기관지 위에 놓이는 흉막을 포함한다.

후퇴가능한 후크는 유착, 신장 동맥 또는 정맥, 및 반흔 조직을 둘러싸는 섬유 조직들과 같은 섬유질 구성들을 함께 절개하기 위해 도 37에 도시된 것과 유사한 방법에 사용될 수 있다. 예를 들어, 의사는 섬유질 구조의 모든 또는 일부분을 잡기 위해 후퇴가능한 후크의 팁을 이용할 수 있고, 그런 후에 후크의 날카로운 엘보우에 조직을 밀어 넣을 수 있다. 의사는 그런 후에 그 조직을 절단하기 위해 후크 내부의 날카로운 에지를 이용하도록 DDM 및 후크를 진동시킬 수 있다. 이러한 접근법의 장점은, 분리될 조직의 가까운 장소에서 응력을 가하는 것이다. 현재 실시에서, 의사는 그러한 조직들의 측면들 또는 단부들을 간단히 잡아 이들이 파손될 때까지 이들을 잡아당기는 것을 포함하는 다양한 기술들에 의해 그러한 조직들을 분리한다. 이것은, 창자의 벽과 같이 잡아당겨지는 조직들 상에 큰 응력을 종종 가할 수 있어서, 창자의 벽과 같은 중요한 조직들의 돌발적인 찢어짐(이를 통해 바울(bowel)의 관통)을 초래한다. 조직들의 더 큰 넓은 구역(expanses)(예를 들어, 겸자의 2개의 쌍 사이) 위가 아니라, 분리될 조직에 응력을 더 국부적으로 그리고 직접적으로 가함으로써(특히, 후크의 날카로운 엘보우에서), 의사는 창자의 벽과 같이 더 별도의 조직에 손상을 주지 않는 더 큰 확실성을 가질 수 있다.

진동되는 후크를 이용함으로써 조직들을 분리하는 이들 방법들이 전기 외과를 이용하는 현재 실시로부터 발생하는 극단적인 열에 극명하게 대조적으로, 조직들을 가열하지 않는다는 것을 주지하는 것이 중요하다. 전기 외과로부터의 열은 주변 조직들의 돌발적인 열 손상을 초래하는 주요한 위험으로서 광범위하게 인식된다. 초음파 연마(예를 들어, Ethicon Endosurgery로부터의 "고조파 전단들(harmonic shears)")와 같은 날카로운 절개를 위한 경쟁 기술들은 열을 감소시켜, 조직들에 열 손상을 줄 위험을 감소시키기 위해 개발되었다. 그럼에도 불구하고, 국부적인 가열은 중요한 상태로 남아있고, 열 손상의 위험은 여전히 존재한다. 이와 대조적으로, 진동 후크를 통해 본 명세서에 기재된 바와 같이 막을 분리하거나 섬유질 구조를 절개하는 것은 어떠한 조직들의 가열도 초래하지 않아서, 의원성 외상의 이러한 주요 원인을 제거한다.

도 38은 복강경 수술을 위한 차동 절개 기기(3800)의 일실시예를 도시한다. 이것은 이 메커니즘은 후퇴가능한 블레이드(후퇴된 구성에 있기 때문에 이 도면에서 보이지 않음)포함하여 도 34, 도 35a 및 도 35b에 도시된 DDM(3810)의 진동을 위한 메커니즘을 이용한다. 차동 절개 기기(3800)는 DDM(3810)의 진동을 시작/정지시키기 위한 방아쇠(3830)를 갖는 권총-형태의 핸들(3820)과, 진동 속도를 제어하기 위한 속도 제어부(3840)를 이용한다. 엄지 손가락-작동형 푸쉬-버튼(3850)은 핸들(3820) 내부의 스프링 메커니즘에 의해 정상적으로 후퇴된 구성으로 유지되는 후퇴가능한 블레이드를 연장하는데 사용된다. 회전 휠(3860)은 집게 손가락에 도달하고 집게 손가락으로 회전될 수 있고, 회전 휠(3860)의 회전은 기기 삽입 튜브(3870) 및 부착된 DDM(3810)를 회전시켜서 DDM(3810)의 진동 평면(3880)이 360도로 쉽게 회전되도록 할 수 있어서 의사가 핸들(3820)을 위한 양호한 인체 공학을 유지하면서 신체 내부의 조직 평면을 갖는 진동 평면(3880)을 배향하도록 한다. 회전 휠(3860) 상의 표시자(indicator)(3862)는 진동 평면(3880)의 배향에 관해 신체 외부의 시각적 신호(visual cue)를 의사하게 제공하고, 이와 유사하게, 볼록한 스트라이프들과 같은 시각적 신호들은 기기 삽입 튜브(3870) 또는 DDM(3810) 상에 위치될 수 있어서, 복강경 시청 동안 카메라 상에 시각적 신호를 제공한다. 전기 플러그(3890)는, 케이블을 통한 전기 외과 및 전기 소작기(전기 외과 발전기의 제어를 위해 전기 외과 발전기에 부착된 외부 발 페달들에 의해 제어되거나, 또는 대안적으로, 푸쉬 버튼들(미도시)은 핸들(3820) 상에 위치될 수 있고, 전기 외과 발전기의 제어를 위해 사용될 수 있다)를 위한 외부 전기 외과 발전기로의 선택적인 부착을 허용한다. 그러므로, 차동 절개 기기(3800)는, 의사가 무딘 절개(차동 절개를 통해), 날카로운 절개(후퇴가능한 후크 또는 전기 외과를 통해), 및 단일 기기를 갖는 응고(전기 소작기를 통해)를 수행하도록 하여, 복강경 수술을 위해 복잡한 기기 변화들을 감소시킨다.

도 39는 Intuitive Surgical, Inc로부터의 다빈치 로봇과 같은 수술용 로봇의 아암에 부착될 툴로서 구성된 차동 절개 기기(3900)를 도시한다. DDM(3610)은 회전 조인트(3630)를 통해 기기 삽입 튜브(3910)에 회전가능하게 부착된다. 후퇴가능한 후크(3640)는 양머리 화살표(3650)에 의해 표시된 바와 같이, 후퇴된 및 연장된 구성들 사이에서 이동할 수 있다. 후퇴가능한 후크(3640)는 조직 맞물림 표면(3660), 팁(3670), 및 날카로운 절개를 위한 날카로운 에지를 갖는 엘보우(3680)를 갖는다. 후퇴가능한 후크(3640)는 선택적으로, 외부 전기 외과 발전기에 전기적으로 연결되고 전기적으로 전도성일 수 있다. 유사하게, DDM(3610) 또는 DDM(3610) 상의 작은 전기 전도성 패치(3925)는 전기 소작기에 사용될 수 있다. (전기 전도성 패치가 조직 맞물림 표면(3690)을 포함하는 DDM(3610) 상의 어느 곳에나 위치될 수 있다는 것이 주지된다.) 기기 삽입 튜브(3910)는 하우징(3920)에 부착되고, 하우징은 전술한 바와 같이 DDM(3610) 및 후퇴가능한 후크(3640)의 진동을 구동하기 위해 모터를 포함한다. 하우징(3920)은 수술용 로봇의 아암에 연결하기 위한 전기적 및 기계적 연결부들을 갖는 소켓(3930)과 함께 구성된다. 기기 삽입 튜브(3910)는, 하우징(3920)이 환자의 신체 외부에 위치되도록 길게 만들어질 수 있다. 이와 반대로, 기기 삽입 튜브(3910)는, 하우징(3920)이 환자의 신체 내부의 차동 절개 기기(3900)의 관절식 운동을 허용하기 위해 로봇 아암 및 환자의 신체 내부에 위치된 관절들을 가지고, 신체 내부에 위치되도록 짧게 만들어질 수 있다.

DDM에 더 가까이 그리고 환자의 신체 내부에 하우징에서의 작은 모터의 배치는 차동 절개 기기의 기기 삽입 튜브의 관절을 용이하게 하는데, 이는 하우징으로부터 핸들 또는 하우징으로의 모든 연결들, 이에 따라 관절을 통한 모든 연결들이 전기적일 수 있기 때문인데, 이는 관절을 통해 기계적 드라이브들의 전달을 요구하는 설계들보다 훨씬 더 간단할 수 있다. 이것은 수술용 로봇들및 복강경을 위해 설계되는 차동 절개 기기들에 대해 그러하다. 도 40은 복강경 차동 절개 기기(4000)의 단부로서 그러한 디바이스의 일실시예를 도시한다. DDM(3610)에는 후퇴가능한 후크(3640) 및 전기 전도성 패치(3625)가 설치된다. DDM(3610)은 회전 조인트(4030)에서 근접한 기기 삽입 튜브(4020)에 관절식인 말단 기기 삽입 튜브(4010)에 회전가능하게 부착된다. 모터 샤프트(4050) 및 솔레노이드 플런저(4070)를 갖는 솔레노이드(4060)를 갖는 모터(4040)는 말단 기기 삽입 튜브(4010) 내에 장착된다. 모터(4040)에 의한 모터 샤프트(4050)의 회전은 전술한 바와 같이, DDM(4010), 이에 따라 후퇴가능한 후크(3640)의 진동을 구동한다. 솔레노이드(4060)는 말단 기기 삽입 튜브(4010)에 단단히 부착되고, 솔레노이드 플런저(4070)는 말단 삽입 튜브(4010) 내에서 자유롭게 슬라이딩하는 모터(4040)에 부착된다. 따라서, 솔레노이드(4060)가 작동될 때, 솔레노이드 플런저는 위/아래로(화살표(4080)에 의해 표시된 방향으로) 이동하여, 모터(4040), 모터 샤프트(4050), 및 후퇴가능한 후크(3640)를 위/아래로(화살표(4080)에 의해 표시된 바와 같이) 구동한다. 가요성 전도체 리본(4090)은 모터(4040) 및 솔레노이드(4060)를 구동하기 위해 필요한 전기 전력 및 신호를 공급한다. 회전 조인트(4030)에서의 복강경 차동 절개 기기(4000)의 관절은, 말단 기기 삽입 튜브(4010)가 우측 패널에 도시된 바와 같이, 근접한 기기 삽입 튜브(4020)에 대해 벤딩되도록 한다. 근접한 기기 삽입 튜브(4020)에 대한 말단 기기 삽입 튜브(4010)의 운동은 복강경 차동 절개 기기(4000)의 핸들에서 수동-동력형 메커니즘에 의해 작동된 푸쉬-풀 로드(push-pull rod)에 의해 구동된 제어 호른과 같은 여러 메커니즘들 중 임의의 것에 의해 구동될 수 있다. 엑추에이터들(즉, 모터(4040) 및 솔레노이드(4060)) 및 가요성 전도체 리본(4090)의 이러한 구성은 회전 조인트(4030)에서의 관절을 지나는 복합 작용들의 전달, 그렇지 않으면 고가이고 부피를 추가하고 장애가 발생하기 쉬운 복잡한 기계적 부분들을 요구하는 전달을 용이하게 한다.

본 명세서에 설명된 실시예들은 예들에 불과하고, 본 발명의 전체를 수용하도록 의도되지 않는다. 본 명세서에 설명된 본 발명들의 많은 변형들 및 실시예들은, 본 발명들이 이전 설명들 및 연관된 도면들에 제시된 가르침의 이익을 갖는 것으로 당업자에게 상기될 것이다. 그러므로, 본 발명들이 개시된 특정 실시예들에 한정되지 않고, 변형들 및 다른 실시예들이 첨부된 청구항들의 범주 내에 포함되도록 의도된다는 것이 이해된다. 특정 용어들이 본 명세서에 사용되지만, 이들 용어는 제한의 목적이 아니라 단지 일반적이고 설명적인 관점에서 사용된다.

Claims (58)

1. 복합 조직을 차동 절개하기 위한 차동 절개 기기로서,
   핸들;
   제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 연장된 부재로서, 상기 제 1 단부는 상기 핸들에 연결되는, 상기 연장된 부재;
   상기 제 2 단부에 회전가능하게 부착되도록 구성된 차동 절개 부재로서, 상기 차동 절개 부재는 적어도 하나의 조직 맞물림 표면(tissue engaging surface)을 포함하는, 상기 차동 절개 부재; 및
   회전축 둘레에서 상기 차동 절개 부재를 기계적으로 회전시키도록 구성된 메커니즘으로서, 이에 의해 상기 적어도 하나의 조직 맞물림 표면이 상기 복합 조직에 접촉하여 적어도 한 방향으로 이동하도록 하는, 상기 메커니즘을 포함하되; 및
   상기 적어도 하나의 조직 맞물림 표면은 상기 복합 조직과 선택적으로 맞물리도록 구성되어, 상기 차동 절개 부재가 상기 복합 조직으로 프레스(press)될 때, 상기 적어도 하나의 조직 맞물림 표면은 상기 복합 조직을 가로질러 이동하고, 상기 적어도 하나의 조직 맞물림 표면은 상기 복합 조직에서 적어도 하나의 부드러운 조직(soft tissue)을 붕괴시키지만, 상기 복합 조직에서 단단한 조직(firm tissue)을 붕괴시키지 않는, 복합 조직을 차동 절개하기 위한 차동 절개 기기.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 조직 맞물림 표면은 상기 조직 맞물림 표면으로부터 바깥쪽으로 연장하는 돌출부들을 더 포함하고, 상기 돌출부들은 상기 단단한 조직의 부분인 섬유질 성분들의 타이트하게(tightly) 패킹되고(packed), 조직화된 어레이들을 커버하는 임의의 겔-유사 물질(gel-like material)을 통해 미끄러지듯이 이동(sweep)하도록 구성되고, 상기 돌출부들은 상기 부드러운 조직의 느슨하게 패킹된 섬유질 성분들을 걸고 찢도록 추가로 구성되지만, 상기 단단한 조직에서 섬유질 성분들의 상기 타이트하게 패킹되고, 조직화된 어레이들을 미끄러지게 하고 걸지 않도록 추가로 구성되는, 복합 조직을 차동 절개하기 위한 차동 절개 기기.
3. 청구항 3에 있어서, 상기 돌출부들은 대략 1mm 미만의 돌출부 길이를 갖는, 복합 조직을 차동 절개하기 위한 차동 절개 기기.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 돌출부들은 대략 5mm 미만의 돌출부 길이를 갖는, 복합 조직을 차동 절개하기 위한 차동 절개 기기.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 차동 절개 부재는, 상기 차동 절개 부재가 상기 복합 조직을 슬라이싱(slice)하지 않도록 날카로운 에지들을 갖지 않는 3차원 표면을 더 포함하는, 복합 조직을 차동 절개하기 위한 차동 절개 기기.
6. 청구항 5에 있어서, 상기 차동 절개 부재는 대략 0.05mm보다 작은 곡률 반경을 갖는 에지를 갖지 않는, 복합 조직을 차동 절개하기 위한 차동 절개 기기.
7. 청구항 5에 있어서, 상기 차동 절개 부재는 대략 0.025mm보다 작은 곡률 반경을 갖는 에지를 갖지 않는, 복합 조직을 차동 절개하기 위한 차동 절개 기기.
8. 청구항 1에 있어서, 상기 차동 절개 부재는, 상기 복합 조직의 상기 성분들이 붕괴되지 않도록 상기 복합 조직과 접촉할 수 있지만 맞물리지 않는 적어도 하나의 비-조직 맞물림 표면을 추가로 포함하는, 복합 조직을 차동 절개하기 위한 차동 절개 기기.
9. 청구항 8에 있어서, 상기 비-조직 맞물림 표면은 매끄러운, 복합 조직을 차동 절개하기 위한 차동 절개 기기.
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 조직 맞물림 표면에 측면으로 배치된 적어도 하나의 추가 표면으로서, 상기 적어도 하나의 추가 표면은, 상기 차동 절개 기기가 상기 복합 조직에 프레스될 때 상기 복합 조직을 별개로 웨징(wedge)하도록 구성되어, 상기 조직 맞물림 표면의 운동에 수직으로 상기 적어도 하나의 부드러운 조직의 섬유질 성분을 잡아당기고 정렬하여, 상기 조직 맞물림 표면에 의한 상기 섬유질 성분들의 찢어짐을 용이하게 하는, 상기 적어도 하나의 추가 표면을 더 포함하는, 복합 조직을 차동 절개하기 위한 차동 절개 기기.
11. 청구항 10에 있어서, 상기 적어도 하나의 추가 표면은 상기 차동 절개 부재의 적어도 일부분을 둘러싸는 슈라우드(shroud) 상에 적어도 하나의 표면을 포함하는, 복합 조직을 차동 절개하기 위한 차동 절개 기기.
12. 청구항 10에 있어서, 상기 적어도 하나의 추가 표면은 상기 차동 절개 부재 상에 적어도 하나의 비-조직 맞물림 표면을 포함하는, 복합 조직을 차동 절개하기 위한 차동 절개 기기.
13. 청구항 1에 있어서, 상기 연장된 부재 및 상기 차동 절개 부재는, 상기 연장된 부재 및 상기 차동 절개 부재의 회전 축이 제로가 아닌 표현 각을 형성하여, 상기 조직 맞물림 표면이 상기 복합 조직 상의 특정 지점에 힘을 가하도록 서로에 대해 지향되는, 복합 조직을 차동 절개하기 위한 차동 절개 기기.
14. 청구항 1에 있어서, 상기 차동 절개 부재는 분당 대략 60 내지 대략 20,000 사이클의 범위를 갖는 속도로 진동하도록 구성되는, 복합 조직을 차동 절개하기 위한 차동 절개 기기.
15. 청구항 1에 있어서, 상기 차동 절개 부재는 분당 대략 2,000 내지 대략 900,000 사이클의 범위를 갖는 속도로 진동하도록 구성되는, 복합 조직을 차동 절개하기 위한 차동 절개 기기.
16. 청구항 1에 있어서, 상기 차동 절개 부재는 제 1 단부 및 제 2 단부를 갖고,
    상기 차동 절개 부재의 상기 제 1 단부는 상기 복합 조직으로부터 멀어지는 쪽으로 향하도록 구성되고, 상기 메커니즘과 회전가능하게 맞물려서 상기 차동 절개 부재, 및 상기 차동 절개 부재의 상기 제 2 단부가 상기 메커니즘에 의해 회전되고; 및
    상기 차동 절개 부재의 상기 제 2 단부는 상기 복합 조직쪽으로 향하도록 구성되고, 상기 차동 절개 부재의 상기 제 2 단부는 3개의 직교 반-축(semi-axis)들에 의해 한정된 반-타원형 형태를 포함하고, 상기 3개의 직교 반-축들은 주 반-축(A)(major semi-axis), 제 1의 부 반-축(B)(minor semi-axis), 및 제 2의 반-부 축(C)(semi-minor axis)을 포함하고, 여기서 C는 상기 회전축에 평행한, 복합 조직을 차동 절개하기 위한 차동 절개 기기.
17. 청구항 16에 있어서, 상기 주 반-축(A)은 상기 제 1 및 제 2의 부 반-축들보다 더 긴(A> B 및 A> C), 복합 조직을 차동 절개하기 위한 차동 절개 기기.
18. 청구항 16에 있어서, 상기 주 반-축(A), 상기 제 1의 부 반-축들(B), 및 상기 제 2의 부 반-축(C) 모두는 상이한 길이들(A ≠ B ≠ C)을 갖는, 복합 조직을 차동 절개하기 위한 차동 절개 기기.
19. 청구항 1에 있어서, 상기 차동 절개 부재는 바디(body)의 외부 표면의 적어도 일부분 위에 분포된 조직 맞물림 표면을 더 포함하고,
    상기 회전축에 가장 가까운 상기 조직 맞물림 표면 상의 지점에 대하여 상기 회전축에 수직인 라인을 따라 상기 회전축으로부터 측정된, 최소 배치 반경R_min,
    상기 회전축으로부터 가장 먼 상기 조직 맞물림 표면 상의 지점에 대하여 상기 회전축에 수직인 라인을 따라 상기 회전축으로부터 측정된, 최대 배치 반경R_max을 갖고,
    상기 최소 배치 반경 R_min은 제로보다 큰, 복합 조직을 차동 절개하기 위한 차동 절개 기기.
20. 청구항 19에 있어서, 상기 최소 배치 반경 R_min, 및 상기 최대 배치 반경 R_max간의 차이는 R_max의 대략 5% 이상, 즉, (R_max - R_min) ≥ 0.05^*R_max인, 복합 조직을 차동 절개하기 위한 차동 절개 기기.
21. 청구항 19에 있어서, 상기 최소 배치 반경 R_min, 및 상기 최대 배치 반경 R_max간의 차이는 돌출부들의 평균 길이 P_avg 이상, 즉(R_max - R_min) ≥ P_avg인, 복합 조직을 차동 절개하기 위한 차동 절개 기기.
22. 청구항 19에 있어서, R_max은 대략 1mm보다 크지만 대략 100mm 미만인, 복합 조직을 차동 절개하기 위한 차동 절개 기기.
23. 청구항 19에 있어서, R_max은 대략 0.5mm보다 크지만, 대략 5mm 미만인, 복합 조직을 차동 절개하기 위한 차동 절개 기기.
24. 복합 조직을 절개하기 위한 차동 절개 부재로서,
    제 1 단부 및 제 2 단부를 가지며, 상기 제 1 단부로부터 상기 제 2 단부로 이어지는 중심축을 갖는, 바디를 포함하고,
    상기 제 1 단부는 상기 복합 조직으로부터 멀어지는 쪽으로 향하도록 구성되고, 상기 제 2 단부가 운동 방향을 따라 미끄러지듯이 이동하도록 상기 차동 절개 부재를 이동시키는 구동 메커니즘과 맞물리도록 구성되고,
    상기 제 2 단부는 상기 복합 조직쪽으로 향하도록 구성되는 조직-대면 표면(tissue-facing surface)을 포함하고,
    상기 조직-대면 표면은 상기 조직-대면 표면에 운동 방향을 따라 배치된 적어도 하나의 밸리(valley) 및 적어도 하나의 돌출부의 교대로 된 시리즈로 구성된 적어도 하나의 조직 맞물림 표면을 포함하여, 상기 적어도 하나의 밸리 및 적어도 하나의 돌출부의 교차부는 상기 운동 방향에 수직인 방향의 성분을 소유하는 적어도 하나의 밸리 에지를 한정하는, 복합 조직을 절개하기 위한 차동 절개 부재.
25. 청구항 24에 있어서, 상기 적어도 하나의 밸리 에지는 날카롭지 않은, 복합 조직을 절개하기 위한 차동 절개 부재.
26. 청구항 24에 있어서, 상기 구동 메커니즘은, 상기 제 2 단부의 운동 방향이 움직임의 호(arc)가 되도록 상기 차동 절개 부재의 중심축에 수직으로 지향된 회전축 둘레에서 상기 차동 절개 부재를 회전시키는 메커니즘을 더 포함하는, 복합 조직을 절개하기 위한 차동 절개 부재.
27. 청구항 26에 있어서, 상기 회전은 왕복(reciprocal)(앞 뒤) 진동인, 복합 조직을 절개하기 위한 차동 절개 부재.
28. 청구항 26에 있어서, 상기 회전은 분당 대략 60 내지 대략 25,000 사이클인, 복합 조직을 절개하기 위한 차동 절개 부재.
29. 청구항 26에 있어서, 상기 회전은 분당 대략 60 내지 대략 1,000,000 사이클인, 복합 조직을 절개하기 위한 차동 절개 부재.
30. 청구항 24에 있어서, 상기 적어도 하나의 밸리 에지는 대략 0.025mm보다 더 작은 지점이 아닌 곳에서 곡률 반경을 갖는, 복합 조직을 절개하기 위한 차동 절개 부재.
31. 청구항 24에 있어서, 상기 적어도 하나의 밸리 에지는 대략 0.05mm보다 작은 지점이 아닌 곳에서 곡률 반경을 갖는, 복합 조직을 절개하기 위한 차동 절개 부재.
32. 청구항 24에 있어서, 상기 적어도 하나의 밸리 에지는 그것의 길이를 따라 변하는 곡률 반경을 갖는, 복합 조직을 절개하기 위한 차동 절개 부재.
33. 청구항 32에 있어서, 상기 적어도 하나의 밸리 에지는 상기 회전축으로부터 가장 먼 지점들에서 가장 작은, 복합 조직을 절개하기 위한 차동 절개 부재.
34. 청구항 24에 있어서, 상기 적어도 하나의 돌출부는 상기 돌출부의 한 측면 상의 제 1 밸리 에지로부터 상기 돌출부의 대향하는 측면 상의 제 2 밸리 에지에 걸치는 상기 조직-대면 표면에 의해 형성된 돌출 상부를 더 포함하는, 복합 조직을 절개하기 위한 차동 절개 부재.
35. 청구항 24에 있어서, 상기 적어도 하나의 밸리는 밸리 바닥, 상기 밸리 바닥의 한 측면에 인접한 제 1 밸리 벽, 및 상기 밸리 바닥의 대향하는 측면에 인접한 제 2 밸리 벽을 더 포함하여, 각 밸리 벽은 적어도 하나의 밸리 에지에서 돌출 상부와 연결되는, 복합 조직을 절개하기 위한 차동 절개 부재.
36. 청구항 35에 있어서, 상기 밸리 벽들은 상기 회전축에 평행한 방향으로 일직선인, 복합 조직을 절개하기 위한 차동 절개 부재.
37. 청구항 35에 있어서, 상기 밸리 벽은 3차원으로 굴곡지는, 복합 조직을 절개하기 위한 차동 절개 부재.
38. 청구항 35에 있어서, 상기 밸리 벽 및 상기 돌출 상부는 90도(90°) 미만인 면 각(face angle)

    

    을 형성하는, 복합 조직을 절개하기 위한 차동 절개 부재.
39. 청구항 35에 있어서, 상기 밸리 벽 및 상기 돌출 상부는 대략 30도(30°)로부터 대략 150도(150°)의 범위를 갖는 면 각

    

    을 형성하는, 복합 조직을 절개하기 위한 차동 절개 부재.
40. 청구항 24에 있어서, 상기 적어도 하나의 밸리 에지는 3차원 곡선을 따르는, 복합 조직을 절개하기 위한 차동 절개 부재.
41. 청구항 40에 있어서, 상기 3차원 곡선은 그 길이를 따라 매끄럽게 변하는, 복합 조직을 절개하기 위한 차동 절개 부재.
42. 청구항 24에 있어서, 상기 적어도 하나의 밸리는 대략 0.1mm 내지 대략 5mm의 최대 깊이를 갖는, 복합 조직을 절개하기 위한 차동 절개 부재.
43. 청구항 24에 있어서, 상기 적어도 하나의 밸리는 대략 0.1mm 내지 대략 5mm의 최대 폭을 갖는, 복합 조직을 절개하기 위한 차동 절개 부재.
44. 청구항 24에 있어서, 상기 적어도 하나의 밸리는 대략 0.25mm의 최소 길이를 갖는, 복합 조직을 절개하기 위한 차동 절개 부재.
45. 청구항 24에 있어서, 상기 적어도 하나의 밸리는 2개 이상의 밸리들을 포함하는, 복합 조직을 절개하기 위한 차동 절개 부재.
46. 청구항 45에 있어서, 상기 2개 이상의 밸리들은 서로에 대하여 대략 평행한, 복합 조직을 절개하기 위한 차동 절개 부재.
47. 청구항 45에 있어서, 상기 적어도 하나의 밸리의 길이는 상기 운동 방향에 수직인 방향으로 상기 차동 절개 부재의 전체 폭에 걸치는, 복합 조직을 절개하기 위한 차동 절개 부재.
48. 청구항 24에 있어서, 상기 적어도 하나의 밸리는 다중의 교차 밸리들로 구성되는, 복합 조직을 절개하기 위한 차동 절개 부재.
49. 청구항 24에 있어서, 상기 조직-대면 표면은 3개의 직교 반-축(semi-axes)들에 의해 한정된 반-타원형 형태(semi-ellipsoid)를 포함하고, 상기 3개의 직교 반-축들은 주 반-축(A), 제 1의 부 반-축(B), 및 제 2의 부 반-축(C)을 포함하고, 여기서 C는 상기 회전축에 평행한, 복합 조직을 절개하기 위한 차동 절개 부재.
50. 청구항 49에 있어서, 상기 주 반-축(A), 상기 제 1의 부 반-축(B), 및 상기 제 2의 부 반-축(C) 모두는 상이한 길이(A ≠ B ≠ C)를 갖는, 복합 조직을 절개하기 위한 차동 절개 부재.
51. 청구항 49에 있어서, 상기 주 반-축(A)은 상기 제 1의 부 반-축(B) 및 상기 제 2의 부 반-축(C)보다 더 긴(A > B 및 A > C), 복합 조직을 절개하기 위한 차동 절개 부재.
52. 청구항 49에 있어서, 상기 주 반-축(A)은 상기 제 2 부 반-축(C)보다 더 긴 제 1 부 반-축(B)보다 더 길고(A > B > C), 상기 제 2 부 반-축(C)은 상기 운동 방향에 평행한, 복합 조직을 절개하기 위한 차동 절개 부재.
53. 청구항 24에 있어서, 상기 차동 절개 부재는 상기 조직 맞물림 표면 옆에 배치된 적어도 하나의 측면 표면을 더 포함하는, 복합 조직을 절개하기 위한 차동 절개 부재.
54. 청구항 53에 있어서, 상기 적어도 하나의 측면 표면은, 상기 차동 절개 부재가 상기 복합 조직으로 프레스될 때 상기 복합 조직 상에 웨징력(wedging force)을 가하도록 구성되는, 복합 조직을 절개하기 위한 차동 절개 부재.
55. 청구항 53에 있어서, 상기 적어도 하나의 측면 표면은 상기 조직 맞물림 표면의 한 측면 상에 배치된 제 1 측면 표면과, 상기 조직 맞물림 표면의 대향 측면 상에 배치된 제 2 측면 표면을 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 측면 표면들은, 상기 차동 절개 부재가 상기 복합 조직에 프레스될 때 상기 복합 조직 상에 웨징력을 가하도록 구성되는, 복합 조직을 절개하기 위한 차동 절개 부재.
56. 청구항 55에 있어서, 적어도 하나의 밸리는 상기 제 1 측면 표면으로부터 상기 제 2 측면 표면에 걸치고 상기 조직 맞물림 표면 전체와 교차하는, 복합 조직을 절개하기 위한 차동 절개 부재.
57. 청구항 24에 있어서, 상기 차동 절개 부재의 상기 조직 맞물림 부재의 전체가 매끄럽고, 상기 복합 조직에 대해 낮은 마찰을 갖는 물질로 완전히 구성되는, 복합 조직을 절개하기 위한 차동 절개 부재.
58. 청구항 24에 있어서, 상기 조직 대면 표면(tissue facing surface)은 연마되는, 복합 조직을 절개하기 위한 차동 절개 부재.

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