KR20200088329A - 용접된 봉합사 루프들 및 다른 용접된 구조체들을 형성하기 위한 전기적으로 용접 가능한 봉합사 재료, 장치 및 방법 - Google Patents

용접된 봉합사 루프들 및 다른 용접된 구조체들을 형성하기 위한 전기적으로 용접 가능한 봉합사 재료, 장치 및 방법 Download PDF

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KR20200088329A
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토마스 디. 이건
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이건 디자인 엘엘씨
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Abstract

동물의 체내에 위치 결정하기 위한 디바이스로서, 이 디바이스는 서로 접촉하여 위치 결정될 수 있는 제1 부분 및 제2 부분을 포함하고, 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분은 각각 생체 적합성 도전성 열가소성 재료를 포함해서, 상기 디바이스가 동물의 체내에 위치 결정되고 전류가 상기 제1 부분으로부터 상기 제2 부분으로 흐를 경우, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이의 접점에서 전기 저항에 의해 열이 발생되어, 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분의 영역들을 용융시키고, 그 후 전류가 중단될 경우, 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분의 용융된 영역들이 재고화되어, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에 용접부가 형성된다.

Description

용접된 봉합사 루프들 및 다른 용접된 구조체들을 형성하기 위한 전기적으로 용접 가능한 봉합사 재료, 장치 및 방법
이 특허출원은 Thomas Egan에 의해 2017년 11월 14일에 출원된 "용접된 봉합사 루프들 및 다른 구조체들을 형성하기 위한 전기적으로 용접 가능한 봉합사 재료, 장치 및 프로세스"의 계류중인 선행 미국 가특허출원 62/586,108(대리인 정리번호 US-7495-2P2)에 대한 우선권을 주장하며, 상기 특허출원은 참조에 의해 본원에 포함된다.
본 발명은 폴리머 재료들을 유용한 형상들로 융합하기 위한 전기 에너지의 사용, 및 특히 동물(이 용어는 인간 및 다른 포유동물을 포함하는 것이 의도됨)의 체내에서 폴리머 재료들을 유용한 형상들로 융합하기 위한 전기 에너지의 사용, 및 보다 특히 수술 봉합 및 혈관 또는 기관 폐쇄와 같은 체내에서의 조직들의 수술 접합을 위한 폴리머 봉합사들 및 다른 구조체들을 융합하기 위한 전기 에너지의 사용에 관한 것이다.
수술 절차에서, 봉합사는 전형적으로 치유가 실질적으로 완료될 때까지 해당 조직 에지들을 서로 근접되게 유지하도록 조직의 에지들을 함께 고정하는데 사용된다. 봉합사는 일반적으로 접합될 조직의 부분들을 통해 안내되어 단일 루프 또는 스티치로 형성되고, 이어서 치유가 일어나게 서로 적절한 관계로 조직의 에지들을 유지하도록 (예를 들면, 크림프드 패스너에 의해) 매듭지어지거나 또는 달리 고정된다.
일부 상황에서 실질적으로 균일한 장력의 일련의 개별적인 분리된 스티치들이 조직에 마련된다. 스티치들은 개별적이고 서로 분리되므로, 하나의 스티치의 제거에 있어 모든 스티치들의 제거를 요하거나 또는 나머지 스티치들을 느슨하게 하지 않는다. 그러나, 각각의 개별 스티치는 손상 주위에 스티치를 제자리에 고정하기 위해 개별적인 매듭(또는 일부 다른 스티치-폐쇄 디바이스, 예를 들면 크림프드 패스너)을 요한다.
예를 들면 수복 부위에의 접근이 제한되는 기관들 또는 조직들의 수술 수복 등에서 봉합사에 매듭들을 형성하거나 루프-폐쇄 디바이스들(예를 들면, 크림프드 패스너들)을 이용하거나 할 필요 없이, 봉합사들로 손상을 폐쇄하는 것이 때때로 필요하거나 바람직하다. 이 상황에서, 융합된 봉합사 루프가 치유가 일어나기에 충분한 기간 동안 손상 에지들을 충분히 근접되게 유지하는데 사용될 수 있다.
폴리머 봉합사들은 특히, 예를 들면, 용접 등과 같은 다양한 융합 또는 접합 프로세스에 적합하며, 여기에서 섹션들에의 충분한 열의 인가 시 봉합사들의 섹션들이 함께 융합되어 봉합사들의 섹션들의 부분적 용융 및 융합을 일으킬 수 있다.
지금까지는 (i) 직접 열의 인가, 또는 (ii) 초음파 에너지의 인가를 이용하여 폴리머 봉합사의 세그먼트들을 함께 융합하는 노력이 이루어져 왔다.
불행히도, 직접 열의 인가를 통한 용접에서는 두 가지 커다란 단점을 겪는다. 첫째, 원래의 위치(in situ)에서의 봉합사들에의 직접 열의 인가는 주변 조직의 바람직하지 않은 가열을 일으킬 수 있다. 둘째, 봉합사들에의 직접 열의 인가에 있어서는, 봉합사의 전체 단면을 용융시키지 않고 용접될 봉합사 세그먼트들간의 계면만을 선택적으로 용융시키는 것이 어려워, 봉합사를 크게 약화시킬 수 있다.
이러한 이유로, 일반적으로 융합될 에어리어들 또는 섹션들에 봉합사 재료의 국소화된 가열을 유도하도록, 원래의 위치에서 비열(non-thermal) 에너지를 봉합사 재료에 인가하는 것이 바람직하다. 특히, 봉합사의 섹션들을 함께 융합 또는 용접하기 위해 섹션들의 마찰 가열을 유도하도록 초음파 에너지가 봉합사 재료의 섹션들에 효과적으로 인가될 수 있다. 봉합사들의 이러한 초음파 용접은 봉합사들의 직접 열 용접에 비해 큰 향상이고(즉, 초음파 용접은 봉합사의 단면 전체가 아닌 서로 접촉하는 봉합사의 부분들만을 용융함), 이에 의해 봉합사의 강도를 보존할 수 있는 반면, 초음파 용접은 그 자체의 두 가지 상당한 단점을 겪게 된다. 첫째로, 초음파 용접은 벌키한 고가의 장비를 요한다. 이러한 장비는 특정 종류의 수술과 양립 가능하지 않을 수 있고, 어떠하든, 비용을 증가시킨다. 둘째로, 초음파 트랜스듀서 및 도파관의 특성으로 인해, 초음파 용접은 에너지 소스와 용접 부위 사이의 직선적 접근을 요해서, 만곡된 또는 플렉서블 기구들과 양립 가능하지 않다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래기술과 연관된 문제들을 겪지 않는 체내의 연결부들(또한 접합부들 또는 용접부들이라고 할 수 있음)을 형성하기 위한 새로운 및 개선된 접근법을 제공하는 것이다.
본 발명은 종래기술과 연관된 문제들을 겪지 않는 체내의 연결부들(또한 접합부들 또는 용접부들이라고 할 수 있음)을 형성하기 위한 새로운 및 개선된 접근법의 제공 및 사용을 포함한다.
특히, 본 발명은, 봉합사 매듭들 또는 다른 루프-폐쇄 디바이스들을 대체하기에 충분한 강도 및 신뢰성의 봉합사 용접부들을 생성하기 위한 새로운 및 개선된 방법 및 장치의 제공 및 사용을 포함한다.
본 발명의 하나의 중요한 태양은 강하고, 생물학적으로 양립 가능하며, 전기 에너지로 용접 가능한 새로운 종류의 폴리머 생체재료(즉, "전기적으로 용접 가능한 폴리머")의 제공 및 사용을 포함한다.
본 발명의 또 다른 중요한 태양은 의학적으로 유용한 구조체들을 만들도록 체내의 접합용 폴리머 디바이스들을 위한 방법의 제공 및 사용이다.
본 발명의 또 다른 중요한 태양은 체내에 의학적으로 유용한 구조체들을 전달하고 접합하기 위한 장치의 제공 및 사용이다.
본 발명의 또 다른 중요한 태양은, 제한이 아닌 예시로서, (i) 전기적으로 용접 가능한 폴리머의 융합된 루프; (ii) 전기적으로 용접 가능한 폴리머의 용접된 지혈 클립; 및 (iii) 전기적으로 용접 가능한 폴리머 패스너들의 연속적으로 전달 가능한 스테이플형 체인을 포함하는 신규한 의학적으로 유용한 구조체들의 제공 및 사용이다.
본 발명의 하나의 형태에서, 동물의 체내에 위치 결정하기 위한 디바이스가 제공되고, 상기 디바이스는 서로 접촉하여 위치 결정될 수 있는 제1 부분 및 제2 부분을 포함하고, 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분은 각각 생체 적합성 도전성 열가소성 재료를 포함해서, 상기 디바이스가 동물의 체내에 위치 결정되고 전류가 상기 제1 부분으로부터 상기 제2 부분으로 흐를 경우, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이의 접점에서 전기 저항에 의해 열이 발생되어, 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분의 영역들을 용융시키고, 그 후 전류가 중단될 경우, 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분의 용융된 영역들이 재고화되어, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에 용접부가 형성된다.
본 발명의 또 다른 형태에서, 생체 적합성 도전성 열가소성 재료의 제1 부분과 생체 적합성 도전성 열가소성 재료의 제2 부분 사이에 용접부를 형성하기 위한 장치가 제공되고, 상기 장치는,
제1 전극;
제2 전극;
상기 제1 부분 및 상기 제2 부분을 서로 접촉하여 수용하기 위한 공간을 사이에 갖는 서로 대향하는 상기 제1 및 제2 전극들을 유지하기 위한 구조체 ― 상기 구조체는 전기 비도전성임 ― ; 및
스위치의 폐쇄가 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 걸쳐 전압 전위를 인가하도록 배치된 전원 및 상기 스위치를 포함하는 전기 회로 ― 상기 제1 및 제2 부분들이 동물의 체내에 위치 결정되며 서로 접촉하여 상기 제1 및 제2 전극들 사이에 위치되고 그 후 상기 스위치가 폐쇄될 경우, 접점에서의 전기 저항에 의해 열이 발생되어 상기 제1 및 제2 부분들의 영역들을 용융하고, 그 후 상기 스위치가 개방될 경우, 상기 제1 및 제2 부분들의 용융된 부분들이 재고화되어 상기 접점에 용접부가 형성됨 ― 를 포함한다.
본 발명의 또 다른 형태에서, 동물의 체내에서 생체 적합성 도전성 열가소성 재료의 두 부분들 사이에 용접부를 형성하기 위한 방법이 제공되고, 상기 방법은,
상기 생체 적합성 도전성 열가소성 재료의 제1 부분이 제1 전극과 접촉하고, 상기 생체 적합성 도전성 열가소성 재료의 제2 부분이 제2 전극과 접촉하고, 상기 제1 및 제2 부분들이 서로 접촉하도록, 동물의 체내에서 상기 제1 및 제2 전극들 사이에 상기 생체 적합성 도전성 열가소성 재료의 제1 및 제2 부분들을 위치 결정하는 스텝;
상기 제1 및 제2 부분들 사이의 접점에서의 전기 저항에 의해 선택 양의 열을 발생하여 상기 제1 및 제2 부분들의 특정 원하는 양의 용융을 일으키도록, 상기 제1 및 제2 전극들에 걸쳐 선택 양의 전류를 인가하는 스텝; 및
상기 제1 및 제2 부분들의 용융된 영역들이 재고화되어 상기 접점에 용접부가 형성되도록 상기 제1 및 제2 전극들에 걸친 전류를 중단하는 스텝을 포함한다.
본 발명의 또 다른 형태에서, 봉합 디바이스용 단부 이펙터로서, 상기 단부 이펙터는,
조직-맞물림 표면을 갖는 제1 아암;
조직-맞물림 표면을 갖는 제2 아암 ― 상기 제1 및 제2 아암들 중 적어도 하나는, (i) 상기 제1 아암의 상기 조직-맞물림 표면과 상기 제2 아암의 상기 조직-맞물림 표면 사이에 조직을 클램핑하도록 상기 제1 및 제2 아암들 중 다른 하나를 향해 움직이고, (ii) 상기 제1 아암의 상기 조직-맞물림 표면과 상기 제2 아암의 상기 조직-맞물림 표면 사이에 클램핑된 조직을 해방하도록 상기 제1 및 제2 아암들 중 다른 하나로부터 멀어지게 움직이도록 구성되고; 상기 제2 아암은 내부에 개구를 가짐 ― ; 및
관통 선단부를 갖는 니들 ― 상기 니들은, (i) 상기 니들의 상기 관통 선단부를 상기 제1 아암의 상기 조직-맞물림 표면에 인접하게 위치 결정하여, 상기 제1 아암의 상기 조직-맞물림 표면과 상기 제2 아암의 상기 조직-맞물림 표면 사이에 클램핑된 조직을 관통하도록, 상기 제1 아암의 상기 조직-맞물림 표면을 향해 움직이고, (ii) 상기 제1 아암의 상기 조직-맞물림 표면과 상기 제2 아암의 상기 조직-맞물림 표면 사이에 클램핑된 조직으로부터 물러나도록, 상기 제1 아암의 상기 조직-맞물림 표면으로부터 멀어지게 움직이도록 구성됨 ― 을 포함하고,
상기 니들은 상기 제1 아암의 상기 조직-맞물림 표면을 향해 움직임에 따라 상기 제2 아암의 상기 개구를 통과하고 상기 제1 아암의 상기 조직-맞물림 표면으로부터 멀어지게 움직임에 따라 상기 제2 아암의 상기 개구를 통과하도록 구성된다.
본 발명의 이들 및 다른 목적들 및 특징들은, 첨부 도면과 함께 고려되는 본 발명의 바람직한 실시형태들의 다음 상세한 기재에 의해 보다 완전히 개시되거나 명확해질 것이고, 첨부 도면에서 동일한 부호는 동일한 부분들을 지칭한다.
도 1은 본 발명에 따라 형성된 길이가 짧은 필라멘트형 재료를 나타내는 개략도(필라멘트형 재료는 본원에서는 때때로 "도전성 열가소성 봉합사"라 함).
도 2a는 도전성 열가소성 봉합사를 용접하기 위한 신규한 장치를 나타내는 개략도.
도 2b는 도 2a의 신규한 장치를 이용한 도전성 열가소성 봉합사에서의 용접부의 형성을 나타내는 개략도.
도 3은 본 발명에 따라 형성된 조직 고정 디바이스 또는 구조체를 나타내는 개략도.
도 4a 및 도 4b는 원래의 위치에서 전기적으로 용접되도록 의도된 몰딩된 도전성 열가소성 재료로 이루어진 신규한 디바이스를 나타내는 개략도.
도 5a 및 도 5b는 원래의 위치에서 전기적으로 용접되도록 의도된 몰딩된 도전성 열가소성 재료로 이루어진 또 다른 신규한 디바이스를 나타내는 개략도.
도 6은 수술에서의 사용을 위한 신규한 봉합 기구를 나타내는 개략도.
도 7a는 도 6의 신규한 봉합 기구의 원위 단부 이펙터 부분을 나타내는 개략도.
도 7b는 도 7a에 나타난 원위 단부 이펙터의 그래스퍼 부분의 작동을 나타내는 개략도.
도 7c는 원위 단부 이펙터의 파지 표면들 사이에 핀칭된 조직(도시 생략)을 통해 전진된 니들(홈을 가짐)을 나타내는 개략도.
도 7d는 니들의 홈 및 그래스퍼의 홈 내로 봉합사를 푸시함으로써 봉합사가 전진된 도 7c의 원위 단부 이펙터를 나타내는 개략도.
도 7e는 도 7d의 원위 단부 이펙터의 관절형 그립 메커니즘의 작동을 나타내는 개략도.
도 7f는 니들이 후퇴되고 봉합사 전진 메커니즘이 반전된 도 7e의 원위 단부 이펙터를 나타내는 개략도.
도 7g는 봉합사의 일부와 접촉하도록 전극이 전진된 도 7f의 원위 단부 이펙터를 나타내는 개략도.
도 7h는 봉합사를 절단하도록 나이프 블레이드가 전진된 도 7g의 원위 단부 이펙터를 나타내는 개략도.
도 7l은 그래스퍼가 재개방된 위치에 있는 도 7h의 원위 단부 이펙터를 나타내는 개략도.
도 8a 및 도 8b는 로봇 수술에서의 사용을 위한 신규한 단부 이펙터를 나타내는 개략도.
도 8c 내지 도 8f는 도 8a 및 도 8b에 나타난 신규한 단부 이펙터의 추가 세부사항을 나타내는 개략도.
도 9a 내지 도 9e는 도 8a 및 도 8b에 나타난 신규한 단부 이펙터에 의해 이루어지는 해부학적 폐쇄를 나타내는 개략도.
도 10a는 로봇 수술에서의 사용을 위한 또 다른 신규한 단부 이펙터를 나타내는 개략도.
도 10b 내지 도 10e는 도 10a에 나타난 신규한 단부 이펙터에 의해 이루어지는 해부학적 폐쇄를 나타내는 개략도.
본 발명은, 봉합사 매듭들 또는 다른 루프 폐쇄 디바이스들을 대체하거나 그들의 강도를 개선하기에 충분한 강도 및 신뢰성의 봉합사 용접부들을 생성하기 위한 새로운 및 개선된 방법 및 장치의 제공 및 사용을 포함한다.
이 개시는 특정 예들을 참조하여 본 발명 개념을 설명한다. 그러나, 본 개시에 대응하는 발명 개념들의 모든 변형, 등가, 및 대체를 포함하는 것이 의되된다.
본 발명의 전반
수술 접근이 어려운 해부학적 영역들에 수술 스티치들을 형성하는 것이 최소 침습 수술에서서의 과제이다. 본 개시는 (예를 들면 묶기 또는 매듭 대신에) 용접에 의해 봉합사들을 접합하는 발명을 설명한다. 이것은 시간을 절약하고 극히 한정된 공간에서 행해질 수 있다. 기존 봉합사 용접 시스템들과 달리, 본 발명은 저비용 용접 장치를 이용하여 만곡된 카테터 등과 같은 사행 경로를 통해 봉합사 용접부들을 전달할 수 있다. 개시된 발명의 태양들은 로봇 수술 시스템들의 제조자에게 특히 유익할 수 있다. 예를 들면, 완전히 자동화된 봉합 디바이스 액세서리가 수술 로봇 시스템들에서 사용될 수 있다.
종래의"니들 및 실" 봉합은 수동 또는 기구 접근을 요하며 시간이 걸리고 조작실을 요하며 수술 부위에 벌키한 매듭들을 남긴다. 크림프-타입 조인더 디바이스들은 조인더 부위에 이물체(예를 들면, 금속 크림프)를 남기고, 크림프를 작동시키는데 필요한 높은 크림핑력은 상당한 샤프트 직경 및 제한된 샤프트 길이를 필요로 한다. 직접 열의 인가를 이용하는 기존 봉합사 용접 디바이스들은 주변 조직의 바람직하지 않은 가열 및/또는 봉합사 약화를 일으킬 위험이 있다. 기존 초음파 봉합사 용접 디바이스들은 벌키하고 고가이며 수술 부위에의 직선적 접근을 요한다. 기존 수술 로봇 조작기는 시간이 걸리고, 조작실을 요하고, 급격한 학습 곡선을 갖는다.
전통적으로, 형성된 봉합사들은 니들에 의해 조직을 통과하고 매듭지어져 루프를 형성하여 손상을 폐쇄하고 조직의 치유를 가능하게 한다. 최소 침습 수술(MIS) 및 로봇 수술은 외과의사의 손이 접근 불가능한 신체의 영역들 내에 봉합사 매듭들을 묶을 필요성으로 인해 외과의사의 기술을 요한다. 외과의사가 매듭을 묶는데 돕거나 매듭 대체물을 제공하는 많은 수술 기구들이 개발되었다. 이러한 기구들이 본 발명자 및 다른 발명자에 의해 발명되어 왔다. 하나의 공지된 기구는 봉합사의 용접된 루프들의 형성용 툴을 포함하고, 또 다른 것은 용접된 봉합사의 루프 자체를 수술용 패스너로서 간주한다. 봉합사를 스티치들로 접합하는 이 방법은 신체의 영역들에의 접근이 곤란한 봉합을 용이하게 하는 한편, 실시에 있어 모노필라멘트 봉합사의 용접을 완성하기 위해 초음파 발생기, 트랜스듀서 및 도파관을 요한다. 이 장치는 벌키하고 고가이며, 절개 지점으로부터 수술 부위에의 직선적 접근을 요한다.
본 발명은, 벌키한 고가의 초음파 장비를 요하지 않고 슬렌더 및/또는 만곡된 샤프트를 통해 전달될 수 있는 신규한 봉합사 재료 및 신규한 용접 장치의 사용을 통해 이들 초기 발명들을 개선하고자 한다.
개시된 발명의 신규한 태양들은 특히 다음을 포함한다:
1. 적은 간단한 낮은 전압 전기 에너지를 이용하여 직접 용접 가능한 봉합사 재료;
2. 전기적으로 용접 가능한 폴리머로 구성되는 필라멘트형 재료의 연속적 용접된 루프를 포함하는 조직 고정 디바이스 또는 구조체;
3. 일관된 고강도 용접을 보장하도록 용접 파라미터들에 대한 정확한 제어를 제공하는 전기적으로 용접 가능한 봉합사를 용접하기 위한 장치;
4. 인접한 조직을 손상시키지 않고 체내에서 안전하게 동작할 수 있는 전기적으로 용접 가능한 봉합사를 용접하기 위한 장치; 및
5. 사행 경로를 통해 신체의 원격 영역들에 전달될 수 있는 전기적으로 용접 가능한 봉합사를 용접하기 위한 장치.
이들 및 다른 이점들은 본 발명의 새로운 재료, 장치, 방법 및 디바이스들에 의해 달성될 수 있다.
본 발명의 봉합사 재료 태양은, 생체 적합성 재료이며, 수술 봉합사와 대응하는 직경, 강도 및 가요성이며, 예측 가능한 저항값의 전기 도전성의 필라멘트로 이루어진다.
본 발명의 장치 태양은 봉합사 루프의 중첩 부분을 유지하기 위한 메커니즘; 중첩 영역을 통해 접촉 압력을 가하기 위한 메커니즘; 및 중첩 영역을 통해 전류를 인가하고 제어하기 위한 메커니즘을 포함하여, 중첩 영역을 통과하는 전류에 의해 중첩 영역의 국소화된 가열을 일으키고, 이에 의해 중첩 영역의 국소화된 용융을 일으키고, 이 후 용접부를 형성하도록 재고화된다
장치의 일부 버전들은 용접 프로세스 동안 봉합사 장력을 유지하도록 봉합사를 클램핑하기 위한 메커니즘; 봉합사 루프를 넘어 연장되는 봉합사 테일을 트리밍하기 위한 메커니즘; 유저(예를 들면, 외과의사)가 장치를 조작하고 용접 프로세스를 개시하게 하기 위한 제어를 갖는 핸들; 및 원위 용접 장치를 근위 핸들에 연결하는 가늘고 긴 직선의 만곡된 관절형 플렉서블 및/또는 조향 가능한 샤프트를 더 포함하여, 유저가 (예를 들면, MIS 절차에서) 접근이 어려운 신체의 영역들 내로 용접 장치를 조작할 수 있게 한다.
장치의 추가 버전들은, 제어 가능하게 또는 자동적으로, 조직을 관통하고, 봉합사를 통과시키고, 봉합사에 장력을 부여하고, 봉합사 테일을 트리밍하고, 형성된 조직 고정 봉합사 루프를 해방하기 위한 수단을 포함한다. 이들 수단의 예는 본 발명자에 의한 종래의 미국 특허 5,417,700(이 특허는 참조에 의해 본원에 포함됨)에 기술되고 개별적으로 또는 이 새로운 용접 장치와 조합하여 사용될 수 있다.
본 발명의 용접 프로세스 태양은 금속의 저항 또는 스폿 용접과 공통으로 많은 특징을 공유하지만, 복수의 중요한 신규한 구별되는 것은, 제한이 아닌 예시로서, 의료 디바이스들에 필요한 저전압 및 특수 절연; 비금속성 도전성 재료들로 작업하는 능력; 및 용접되는 도전성 폴리머 또는 복합 재료들의 매우 선형화된 분자쇄의 고강도를 유지하도록 재료 용융의 로컬화 및 깊이를 제어하기 위한 수단을 포함한다.
본원에 개시된 재료, 장치 및 프로세스에 의해 형성된 봉합사 루프는 원래의 위치에서 형성되는 연속적 루프의 형태의 조직 고정 디바이스 또는 구조체이다. 루프는 본원에 개시된 생체 적합성, 도전성 재료의 필라멘트를 포함하고, 대략 원의 구성으로 원호형이며, 중첩 영역이 용접에 의해 접합된다.
또한 본원에서는 개시된 재료로 이루어지고, 원래의 위치에서 용접되는 다른 구조체들을 개시하지만, 반드시 루프의 형태를 취하거나 균일한 단면의 필라멘트형 재료를 포함하는 것은 아니다.
용접 가능한 봉합사 및/또는 용접 가능한 구조체들을 형성하는데 사용되는 재료
도 1은 길이가 짧은 필라멘트형 생체 적합성 재료(5)를 나타낸다. 본 발명의 하나의 버전에서, 재료(5)는 실질적으로 단면이 둥글고, 봉합사 직경(USP29-861) 및 인장 강도(USP29-881)에 대해 United States Pharmacopeia에 의해 규정된 범위 및 동등한 국제 표준 내에 속하는 특징을 갖는다. 재료(5)는 공지된 저항을 갖고 전기 도전성이고, 37℃를 넘은 용융 온도로 용융 가능한 특징을 더 갖는다(이에 따라 재료(5)는 인체 내에서 고체 형태임). 따라서, 재료(5)는 전기 도전성 열가소성 재료를 포함한다.
본 발명의 바람직한 형태에서, 재료(5)는 도전성 첨가제가 복합된 열가소성 폴리머의 모노필라멘트이다. 일부 버전들에서, 분산제가 폴리머 매트릭스 내에의 도전성 첨가제의 균일한 혼합을 보장하기 위해 사용된다. 일부 버전들에서, 베이스 열가소성 폴리머 및 도전성 첨가제(및 필요할 경우, 분산제)는 우수한 강도 및 가요성을 위해 실질적으로 선형 분자쇄를 갖는 모노필라멘트를 생성하도록 용융-복합(혼합), 압출, 및 드로잉된다. 다른 버전들에서, 용융-복합된(혼합된) 재료는 의학적 적용들을 위해 단일 또는 멀티-파츠 디바이스들로 사출 몰딩된다. 일부 버전들에서, 열가소성 폴리머는 봉합사 또는 임플란트 재료(예를 들면, 폴리락트산(PLA), 폴리글리콜라이드(PGA), 폴리디옥사논(PDS), 열가소성 선형 폴리에스테르(예를 들면 상표명 TephaFLEX™으로 판매) 등)로서 사용을 위해 현재 승인된 생체 흡수성 재료이다. 다른 버전들에서, 열가소성 폴리머는 비흡수성 재료(예를 들면, 나일론, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트 등)이다. 일부 버전들에서, 도전성 첨가제는 카본 블랙, 탄소 섬유, 산화철(Fe203 등) 또는 금속 분말 또는 나노입자와 같은 불활성 및/또는 무독성 재료이다. 다른 버전들에서, 도전성 첨가제는, 제한이 아닌 예시로서, 폴리아세틸렌, 폴리아닐린, 폴리티오펜, 폴리페닐렌비닐렌을 포함하는 ICP(intrinsically conducting polymer) 중 어느 하나이다. 일부 버전들에서, 이들 비열가소성 폴리머는 열가소성 베이스 폴리머가 복합된다. 다른 버전들에서, 비열가소성 폴리머는 필름 코팅으로서 베이스 폴리머 필라멘트 또는 부분에 적용된다. 일부 버전들에서 도전성 코팅은 도전성 잉크의 연속적 또는 패터닝된 코팅이다. 일부 버전들에서 도전성 폴리머 또는 복합체는 그 코어에서 반드시 도전성 폴리머일 필요는 없는 또 다른 것의 외부에 공압출될 수 있다. 일 버전에서, 코어 재료는 공압출된 외층보다 높은 용융 온도를 갖는다. 다른 버전들에서, 필라멘트는 도전성 열가소성 중합체의 마이크로필라멘트들의 다발들, 또는 함께 브레이딩된 서로 다른 필라멘트들의 복합체로 이루어진 브레이딩된 봉합사와 같은 멀티-스트랜드 구조일 수 있다. 하나의 버전에서, 도전성 및 비도전성 필라멘트들은 단일 브레이딩된 봉합사로 조합된다. 또 다른 실시형태에서, 다양한 용융 온도 및 도전성의 마이크로필라멘트들은 함께 브레이딩되어 국소화된 용접 용융이 보다 높은 용융 온도의 필라멘트들을 용융시키지 않고, 이에 의해 그들의 매우 선형화된 분자 배향 및 고강도 특징을 보존하고 강력한 용접 영역을 생성한다. 하나의 버전에서, 고강도, 고용융-온도 폴리머 필라멘트들은 저-용융 온도 금속성 매트릭스에 제공되어, 폴리머 필라멘트/금속 매트릭스의 인접한 부분들을 통해 전류를 가할 경우, 금속이 융합되지만 고강도 필라멘트들을 비손상되게 한다. 또 다른 버전에서, 금속성 봉합사 또는 와이어가 사용되지만, 순수한 금속은 일반적으로 도전성 열가소성보다 덜 바람직하고, 이는, 금속의 높은 용융 온도 및 금속의 높은 열 도전성은 주변 조직에 대미지를 줄 위험이 있고, 금속의 용융 퍼짐이 폴리머의 용융 퍼짐보다 제어하기 어렵기 때문이다. 하나의 버전의 재료에서, 재료 필라멘트는 축 방향(엔드-투-엔드) 도전성이 아닌 횡 방향(사이드-투-사이드) 도전성을 가지며, 이는 용접 이전 또는 동안 봉합사의 파단 시 표유 전류로부터 바디를 포호하는 이점을 갖는다. 축 방향이 아닌 횡 방향 도전성 특징은 도전성 첨가제 충전 비율이 낮은 복합 재료를 드로잉 또는 스트레칭하여 발생할 수 있고, 이는, 첨가제의 체인이 스트레칭 동안 축 방향으로 파단될 수 있지만 직경 감소로 인해 횡 방향으로 콤팩트하게 될 수 있기 때문이다.
본 발명의 하나의 형태에서, 재료(5)는 도전성 열가소성 폴리머이다.
도전성 열가소성 봉합사를 용접하기 위한 장치
도 2a는 도전성 열가소성 봉합사(15)의 길이를 용접하기 위한 장치(10)를 나타낸다. 도전성 열가소성 봉합사(15)의 길이는 제1 단부(20) 및 제2 단부(25)를 포함한다. 제1 단부(20) 및 제2 단부(25)는 봉합사(15)의 루프를 형성하도록 접점(30)에서 중첩된다. 봉합사(15)의 루프는 접점(30)에 적용되는 클램핑 메커니즘(35)에 의해 그 루프 구성으로 유지된다. 클램핑 메커니즘(35)은 봉합사(15)의 제1 단부(20)의 표면에 따르는 제1 전극(40) 및 봉합사(15)의 제2 단부(25)의 표면에 따르는 제2 전극(45)을 포함한다. 스프링(50)은 접점(30)에서의 압력을 유지하도록 전극들(40, 45) 사이에 미리 정해진 힘을 가한다. 하나의 버전에서, 제1 전극(40) 및 제2 전극(45)은 실질적으로 서로 평행하게 배치되어, 제1 봉합사 단부(20)와 제2 봉합사 단부(25) 사이의 선 접촉으로 된다(도시 생략). 또 다른 버전(즉, 도 2a에 나타난 버전)에서, 제1 전극(40)과 제2 전극(45) 사이에 상대 곡률이 있어, 제1 봉합사 단부(20)와 제2 봉합사 단부(25) 사이의 점 접촉으로 된다. 구조 프레임(55)은 클램핑 메커니즘의 컴포넌트들(즉, 제1 전극(40), 제2 전극(45) 및 스프링(50))을 제자리에 유지한다. 중요하게, 구조 프레임(55)은 제1 전극(40)과 제2 전극(45) 사이에서 비도전성이다. 도 2a에 나타난 바와 같이, 최소한으로는 전원(65) 및 스위치(70)를 포함하는 전기 회로(60)가 제1 전극(40) 및 제2 전극(45)에 연결되어, 스위치(70)의 폐쇄는 제1 전극(40) 및 제2 전극(45)에 걸쳐 전압을 인가하고 전류가 접점(30)에서 제1 봉합사 단부(20) 및 제2 봉합사 단부(25)를 통해 흐르게 한다. 바람직하게는, 전원(60)은 DC 배터리를 포함하지만, 다른 버전들에서, 전원(60)은 아이솔레이션 트랜스포머 및 정류기를 갖는 외부 AC 전원, 또는 저- 또는 고주파수 AC 전원을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 버전들에서, 조직 관통 및 봉합사 통과 수단; 장력 부여 수단; 장력 부여 하에서 봉합사의 용접을 용이하게 하도록 봉합사 단부들(20, 25)을 고정하는 클램핑 수단; 봉합사 테일 트리밍 수단; 용접 영역 건조 가스 도입 수단; 가늘고 긴 및/또는 사행 전달 샤프트; 및/또는 수술 로봇에의 연결을 위한 수동 유저 인터페이스 또는 전자 기계적 인터페이스를 위한 핸들과 같은 수술 기구로서 그 사용을 용이하게 하도록, 추가적 피쳐들이 장치(10)에 추가될 수 있다. 이들 추가적 수단 및 피쳐들은 당업계에 널리 알려져 있고 본 발명자 등에 의해 선행 특허(예를 들면, 미국 특허 5,417,700)에 구체적으로 설명되어 있다.
도전성 열가소성 봉합사(15)에 용접부를 형성하기 위한 예시적 방법 및 프로세스는 도 2b에 나타나 있다. 스위치(70)의 폐쇄는 전류를 제1 전극(40)으로부터, 제1 봉합사 단부(20)를 통하고, 접점(30)을 지나, 제2 봉합사 단부(25)를 통해 제2 전극(45)으로 흐르게 한다. 이 회로에서의 최고 저항은 접점(30)이어서, 이 영역에서 열 축적이 일어나 제1 봉합사 단부(20) 및 제2 봉합사 단부(25)에 퍼지게 된다. 열 축적은 열이 증가함에 따라 제1 봉합사 단부(20) 및 제2 봉합사 단부(25)에 퍼지는 국소화된 용융 영역(75)으로 되게 된다. 하나의 버전에서, 봉합사 재료의 단면 전체로 용융이 퍼지기 전에 스위치(70)가 개방되어 전류가 중지된다. 이는 금속 두께 전체가 통상 용접과 관련되는 것이 바람직한 종래의 금속의 저항 용접과 상이하며 드로잉된 압출된 모노필라멘트 봉합사로 인해 비등방성 특성 때문이다.
봉합사 단부들(20, 25)에의 최적 용융 침투 깊이를 반복적으로 및 신뢰성 있게 달성하기 위해, 다수의 프로세스 제어 방법을 채용할 수 있다. 많은 이들 프로세스 제어 방법에서, 도 2a 및 도 2b에 나타난 단순화된 개략도에 도시되지 않은 회로 및 컴포넌트들(마이크로프로세서 및 다양한 센서들 등)을 언급할 것이지만, 그들은 당업자에게 익숙한 종래의 방식으로 배치되는 것으로 상정될 수 있다. 하나의 이러한 버전에서, 간단한 타이머가 용접 회로가 온으로 스위칭되는 기간을 제어하는데 사용된다. 또 다른 버전에서, 제1 및 제2 전극들(40, 45)은, 용융 퍼짐으로, 용융된 재료가 변위됨에 따라 전극들(40, 45)이 서로를 향해 움직이고 전극들(40, 45)은 최적 양의 재료가 용융되었을 경우 서로 접촉하도록 구성된다. 접촉 전극들은 함께 단락되고, 봉합사 주위로 전류를 분로하고 가열을 정지한다. 이어서, 전류 센서는 마이크로프로세서에게 용접 회로를 차단하도록 시그널링하는데 사용될 수 있다. 또 다른 버전에서, 변위 센서는, 원하는 용접 변위가 일어났을 경우 회로를 차단하도록 마이크로프로세서에 시그널링하도록 자기 접촉 전극들에 대해 치환될 수 있다. 다른 버전들은 마이크로프로세서를 통해 용접 회로를 제어하도록 온도 센서들을 채용하여, 사전-설정 피크 온도 또는 열 분포가 감지되었을 경우 용접 회로를 차단한다. 또 다른 버전들에서, 시간, 변위 및 온도 센서들의 조합들이 채용되고 최적 용접 파라미터들이 마이크로프로세서 기반 알고리즘에 의해 결정된다.
조직 고정 디바이스 또는 구조체에 의해 형성된 용접된 봉합사
도 3은 원래의 위치에서 연속적 루프로 형성되고 부분적 깊이 침투 용접에 의해 접합되는 전기 도전성 열가소성 재료의 길이를 갖는 조직 고정 디바이스 또는 구조체(100)를 나타낸다. 이 도면에서, 개념적으로 봉합사 축선에 대략 평행한 선들로 나타나고, 비정형 분자 배향으로 용접 영역(110)을 둘러싸고, 개념적으로 랜덤하게 비조직화된 선으로 나타나는 매우 선형화된 분자쇄들로 인한 높은 인장 강도를 갖는 버진(virgin) 모노필라멘트(105)의 영역들을 볼 수 있다. 버진 모노필라멘트의 인장 강도는 재용융 영역보다 매우 강하다.
루프에 장력이 부여되면, 중첩 루프 단부들의 상측 및 하측 부분들은 용접 영역에 전단력을 가하고, 용접 영역의 에어리어가 봉합사의 단면보다 크므로, 하중을 분산하는 용접 영역의 양쪽의 버진 고강도 봉합사 재료가 있다면 이 영역의 응력이 감소된다.
몰딩된 열가소성 재료의 조직-고정 디바이스들
도 4a 및 도 4b는, 예를 들면 수술 지혈을 위해 정맥 및 동맥과 같은 혈관을 막거나, 또는 조직을 함께 클램핑하는 등 하도록, 원래의 위치에서 전기적으로 용접될 수 있는 몰딩된 도전성 열가소성 재료로 이루어진 클립(150)을 나타낸다. 도 4a는 배치에 앞서 클립(150)을 나타낸다. 클립(150)은 오목부(160)를 갖는 제1 단부(155) 및 돌출 피쳐(170)를 갖는 대향하는 제2 단부(165)를 포함한다. 고저항의 접점이 용접 용융을 개시하도록, 제2 단부(165)의 돌출 피쳐(170)는 제1 단부(155)의 오목부(160)와 맞물린다. 도 4b는 원래의 위치의 혈관(175) 주위에서 용접된 클립(150)을 나타낸다. 클립(150)의 제1 단부(155) 및 제2 단부(165)의 대향 표면들에 적용된 전극들(도시 생략)은 용접 용융 영역(180)을 개시하여 제1 단부(155) 및 제2 단부(165)를 서로 본딩해서 클립(150)이 혈관(175)을 막는다.
도 5a 및 도 5b는, 기관을 외과적으로 나눌 수 있도록 원래의 위치에서 위와 같은 중공 기관(205)의 섹션을 막기 위한 전기적으로 용접된 몰딩된 도전성 열가소성 재료로 이루어진 또 다른 예시적 디바이스(200)를 나타낸다. 디바이스(200)는 (i) 니들 선단부들(220)에서 종단되는 도전성 열가소성 니들들(215)의 열을 갖는 제1 스트립(210), 및 (ii) 니들 선단부들(220)을 수용하기 위한 상대 오목부들(도시 생략)을 갖는 제2 스트립(225)을 포함한다. 이 버전의 본 발명에서, 장치(도시 생략)는 기관의 2개의 층들을 통해(즉, 중공 기관의 2개의 측벽들을 통해) 도전성 열가소성 니들들(215)의 제1 스트립(210)을 전달하고 제2 스트립(225)은, 니들 선단부들(220)이 관통하여 기관으로부터 나온 후에 제1 스트립(210)의 니들 선단부들(220)에 용접된다. 니들들(215)의 용융 깊이를 제어함으로써, 디바이스(200)의 상측 부분(즉, 제2 스트립(225))과 하측 부분(즉, 제1 스트립(210)) 사이의 거리가 제어될 수 있고, 이에 의해 기관에 가해지는 "압착"의 정도를 제어하여 가변 두께를 갖는 기관들을 수용할 수 있다. 이 방식으로, 스티치들 또는 수술용 스테이플들의 열과 기능적으로 유사한 용접된 수술용 패스너들이 연속적 선형 프로세스로 전달될 수 있다.
봉합 기구
도 6은 샤프트(315)에 의해 연결된 원위 단부(305) 및 근위 단부(310)를 포함하는 수술용 봉합 기구(300)를 나타낸다. 원위 단부(305)는 단부 이펙터이고 수술 스티치들의 형성을 위한 봉합사 재료 및 조직을 조작하기 위한 기계적 및 전기적 수단을 포함한다. 근위 단부(310)는 샤프트(315)를 통과하는 와이어들 및 링키지들(도 6에는 도시 생략)을 통해 스티치-형성 수단 원위 단부(305)에서 구동 및 동작하기 위한 작동 수단을 포함한다. 샤프트(315)는 체내의 해부학적 구조체들에 도달하기에 충분한 길이를 가지며, 기구의 근위 단부(310)는 신체의 외부에 남아있고, 원위 단부(305)는 수술 부위의 타겟 조직에 도달하고, 샤프트(315)는 예를 들면 복벽과 같은 체벽의 작은 절개를 통과함으로써 중간에 있는 조직 및 공간을 통과한다. 하나의 버전(도시 생략)에서, 기구(300)의 근위 단부(310)는 인간 손에 의해 유지되는데 적합한 핸들을 포함하고 근위 단부(310)에서의 작동 수단은 원위 단부(305)에서의 스티치-형성 수단을 제어하기 위한 다양한 버튼, 트리거, 레버 등, 및 봉합사를 용접하기 위한 전원을 공급하기 위한 배터리를 포함한다. 또 다른 버전(또한 도시생략)에서, 핸들은 모터, 선형 액추에이터, 공압 또는 유압 실린더, 또는 스티치-형성 수단을 구동하기 위한 다른 작동 수단, 스티치 형성 및 용접을 시퀀싱하기 위한 마이크로프로세서-제어 회로, 스티치 형성 프로세스를 개시하기 위한 트리거 또는 버튼, 및 액추에이터 및 회로에 급전하기 위한 배터리를 포함한다. 또 다른 버전들은 핸들 및 전원 코드와 같은 외부 전원 수단 또는 공압 또는 유압 호스를 갖는다. 또 다른 버전(도시)에서, 근위 단부(310)는 수술 로봇에의 연결을 위한 전기 및/또는 기계적 인터페이스들(320)을 포함한다.
도 7a는 수술 스티칭 기구(300)(또는 다른 수술 스티칭 기구)용 원위 단부 이펙터(305)의 버전을 나타낸다. 원위 단부 이펙터(305)는, 이하에 더 상세히 논의되는 바와 같이, 조직편을 파지하기 위한 슬라이딩 가능한 그래스퍼(325) 및 파지된 조직 주위에 통과시켜 봉합사의 루프를 용접하기 위한 수단을 포함한다.
슬라이딩 가능한 그래스퍼(325)는 도전성 열가소성 폴리머 모노필라멘트 봉합사(335)(원위 단부(337)를 가짐)의 길이를 통과시키기 위한 통로(330), 훅 피쳐(340)의 내부에 개구하는 홈(345)을 갖는 훅 피쳐(340), 및 훅 피쳐(340)의 홈(345)과 정렬되는 니들 홀(350)을 포함한다. 슬라이딩 가능한 그래스퍼(325)는 또한 니들(355)을 통과시키기 위한 보어(352)를 포함한다.
사용 시, 이제 도 7b를 참조하면, 슬라이딩 가능한 그래스퍼(325)의 훅 피쳐(340)는 제1 텍스처링된 파지 표면(360)과 제2 텍스처링된 파지 표면(365) 사이에서 봉합될 조직(도시 생략)을 핀칭하도록 근위 방향으로(즉, 화살표(357)의 방향으로) 움직여진다.
이제 도 7c를 참조하면, 니들(355)은 홈(370)을 포함하여, 니들(355)이 파지 표면들(360, 365) 사이에 핀칭된 조직(도시 생략)을 통해 전진되었고 니들(355)이 훅 피쳐(340)의 니들 홀(350)에 배치된 후, 니들(355)의 홈(370)은 훅 피쳐(340)의 홈(345)과 정렬되고, 이에 의해 연속적 원형 경로(즉, 훅 피쳐(340)의 홈(345) 및 니들(355)의 홈(370)에 의함)를 형성한다.
이어서 도 7d를 참조하면, 봉합사(335)는, 봉합사(335)의 원위 단부(337)가 원위 단부(337)에 근접한 봉합사(335)의 일부 위로 다시 통과할 때까지, 니들(355)의 홈(370) 및 훅 피쳐(340)의 홈(345)에 의해 형성된 연속적 원형 경로를 통해 전진될 수 있고, 이에 의해 원위 단부 이펙터(305)에 포획된 조직을 통과하는 봉합사의 루프를 형성하며, 봉합사(335)의 원위 단부(337)는 중첩 영역(375)에서 봉합사(335)의 근위 부분과 접촉한다. 봉합사(335)는, 봉합사(335)와 맞물려 원형 경로를 통해 푸시하는 기구(300)의 근위 단부(310) 및/또는 샤프트(315) 내의 모터 구동 롤러들에 의해, 또는 당업자에게 알려진 샤프트(315) 내의 다른 구동 수단 및/또는 기구(300)의 근위 단부(310)(도시 생략)에 의해 전진된다.
봉합사의 루프를 형성하도록 봉합사(335)가 상술한 원형 경로를 통해 전진된 후에, 관절형 그립 메커니즘(400)이 중첩 영역(375)에서 봉합사(335)의 근위 부분에 인접한 봉합사(335)의 원위 단부(337)를 견고하게 파지하도록 사용될 수 있고, 봉합사(335)의 근위 부분이 장력 부여를 위해 축 방향으로 자유롭게 슬라이딩되게 한다. 이를 위해, 이제 도 7e를 참조하면, 관절형 그립 메커니즘(400)은 핀들(415 및 420)을 중심으로 각각 피벗하는 제1 레버(405) 및 제2 레버(410)를 포함한다. 봉합사(335)가 니들(355)의 홈(370) 및 훅 피쳐(340)의 홈(345)을 통해 전진되고 있을 경우, 레버들(405, 410)은 떨어져 유지되고, 니들(355)의 홈(370) 및 훅 피쳐(340)의 원형 홈(345)과 맞춰서 갭을 형성하고, 이에 의해 봉합사의 루프를 형성하도록 봉합사(335)의 원위 단부(337)가 갭을 통과하게 한다. 봉합사(335)의 원위 단부(337)가 중첩 영역(375)에서 제자리에 있은 후, 레버들(405, 410)은 봉합사(335)의 원위 단부(337)에서 폐쇄되고, 원위 단부(337)를 파지하여 중첩 영역(375)에서 제자리에 견고하게 유지한다. 레버들(405, 410)은 레버들(405, 410)이 봉합사(335)의 원위 단부(337)를 파지하는 곳에 배치된 제1 전극(425)을 제외하고 비전기적-도전성 재료로 이루어진다. 전극(425)만이 봉합사(335)의 원위 단부(337)와 전기 접촉한다.
봉합사(335)의 원위 단부(337)가 중첩 영역(375)에서 레버들(405, 410)에 의해 클램핑된 후, 니들(355)이 후퇴되고, 원형 경로를 통해 봉합사(335)를 전진시킨 봉합사 전진 수단이 반전되어, 봉합사의 루프(335)를 수축시키고 슬라이딩 가능한 그래스퍼(325)에 의해 파지된 조직 주위에 봉합사(335)의 루프를 조인다(도 7f).
봉합사의 루프가 조직(도시 생략) 주위에서 조여졌을 경우, 제2 전극(430)은 중첩 영역(375)에서 봉합사(335)의 원위 단부(337)와 중첩되는 봉합사의 일부와 접촉하도록 전진된다(즉, 도 7g의 부분(440)). 전압 전위가 제1 전극(425)과 제2 전극(430)에 걸쳐 인가되고 전류가 중첩 봉합사 영역(375)에 걸쳐 흐르고, 이에 의해 도 2a와 관련하여 상술한 방법에 따라 가열, 용융 및 용접부의 형성을 일으킨다.
중첩 봉합사 영역(375)에서 봉합사의 근위 부분에 봉합사(335)의 원위 단부(337)를 용접한 후에, 나이프 블레이드(500)가 기구(300)로부터 용접된 루프를 분리하도록 용접부에 근접하게 봉합사 공급을 절단하도록 전진된다(도 7h). 이어서, 슬라이딩 가능한 그래스퍼(325)의 훅 피쳐(340)는 슬라이딩 가능한 그래스퍼(325)를 재개방하도록 원위 방향으로 움직이고, 이에 의해 핀칭된 조직을 해방한다. 제1 레버(405) 및 제2 레버(410)는 또한 이격되어 조직 주위의 용접된 루프 스티치(445)를 해방한다(도 7l). 이어서, 기구(300)의 근위 단부(310)에서의 액추에이터는 원위 단부 이펙터(305)를 도 7a의 위치로 복귀시키고 기구(300)는 또 다른 스티치를 형성할 준비가 된다.
광범위한 추가적 디바이스들 및 시스템들이 개시된 재료, 장치 및 방법을 사용할 수 있으며 본 발명의 범위 내에 포함됨을 이해해야 한다.
로봇 수술에서의 사용을 위한 단부 이펙터
도 8a는 로봇 수술용 고도의 관절형 단부 이펙터(801) 내에 포함되는 본 발명의 버전을 나타낸다. 이 실시형태는 마스터-로봇 제어 콘솔에 위치된 외과의사에 의해 원격으로 제어되는 4자유도(four DoF) 슬레이브-로봇 단부 이펙터를 포함한다. 주요 자유도는 축선 R을 중심으로 롤링되는 기구 샤프트(802), 축선 P를 중심으로 피치가 관절로 되는 중간 섹션 "너클"(803), 및 서로 대향하여 배치되는 제1(804) 및 제2(805) 독립적 회전 툴 요소들(각각 요 축선 Y를 중심으로 회전함)을 포함한다. 다른 로봇 단부 이펙터들은 4 또는 5 DoF 동작을 달성하도록 관절형 세그먼트들 또는 다른 수단을 채용하고, 본 발명은 또한 이들 디바이스들에 적용된다. 이 단락에서 지금까지 설명한 단부 이펙터는 당업계에 공지되어 있으며 로봇 수술에서 일반적으로 사용된다. 이제는 본 발명에 고유한 신규한 태양들을 설명할 것이다.
도 8b는 도 7a 내지 도 7i에 기재된 본 발명과 마찬가지로 봉합사 스티치를 형성하는 본 발명의 실시형태를 나타내지만, 고도의 관절형 단부 이펙터(예를 들면, 도 8a의 단부 이펙터)의 추가가 상이하다. 실시형태에서, 제1 관절형 대향 툴 요소(804)는 그 원위 단부에서의 니들 홀(811)에서 끝나는 안쪽 대향 홈(810)을 갖는 반원형 형상의 강체이다. 제2 툴 요소(805)는 안쪽 대향 봉합사 홈(812) 및 그 원위 단부의 날카로운 조직 관통 포인트(813)를 갖는 반원형 형상의 니들이다. 니들(805)(즉, 제2 툴 요소(805))의 원위 부분은 툴 요소(804)의 니들 수용 홀(811)과 정렬되는 반경(814)을 갖는다. 제1 및 제2 툴 요소들(804 및 805)이 대향하여 폐쇄될 경우(도 8a에 나타난 바와 같음), 안쪽 대향 홈들(810 및 812)은 봉합사가 전진될 수 있는 연속적 홈을 형성한다.
도 8c는 단부 이펙터로 봉합사 스티치를 형성하기 위한 수단을 개략적으로 표시하는 본 발명의 실시형태의 부분적 단면도를 나타낸다. 플렉서블 봉합사 전달 튜브(820)는, 툴 요소들(804 및 805)이 대향하여 폐쇄될 경우, 대향 툴 요소들(804 및 805)의 홈들(810 및 812)과 정렬된다. 봉합사 전달 튜브(820)의 원위 단부(821)는 제1 툴 요소(804)에 대해 고정된다(다른 실시형태들에서 메커니즘은 반전될 수 있고 전달 튜브(820)가 제2 툴 요소(805)에 고정될 수 있다). 봉합사 전달 튜브(820)의 가요성은 관절형 단부 이펙터의 전체 동작 범위에 걸쳐 봉합사 전달 튜브가 제1 툴 요소(804)와의 그 정렬을 유지할 수 있게 한다. 플렉서블 봉합사 전달 튜브(820)는 도 7a에 기재된 봉합사 통로(202)와 동일한 목적으로 작용하며, 차이점은 플렉서블이며 단부 이펙터의 관절화를 가능하게 한다.
도 8d, 도 8e 및 도 8f는 봉합사 그립퍼들(825 및 826)의 상세도를 나타낸다. 봉합사 그립퍼들(825 및 826)은 봉합사 포메이션 프로세스에서 다수의 기능들을 제공한다. 실시형태에서 그들은 단부 이펙터(도 8d, 도 8e 및 도 8f에는 도시 생략하지만, 그립 메커니즘들의 당업자에게 주지인 것)에 마련된 경사진 안내 표면에 배치되어, 그들은 그립퍼들(825 및 826)이 원위 방향으로 움직임에 따라 이격되고 근위 방향으로 움직임에 따라 함께 모인다. 그들의 움직임은 단부 이펙터의 전체 동작 범위에 걸쳐 그립퍼들을 작동시키기에 충분한 가요성을 갖는 플렉서블 그립퍼 작동 링키지(827)에 의해 제어된다. 그립퍼들(825 및 826)은 3개의 구별되는 위치로 움직인다(즉, 봉합사를 통과 가능하게 하는 그립퍼들이 부분적으로 이격되는 피드 위치(도 8d), 그립퍼 표면들의 스텝들(828)이 함께 모여 루프 장력 부여 및 용접을 위해 봉합사 스트랜드의 원위 단부(즉, 봉합사 스트랜드의 중첩 부분들)를 클램핑 및 유지하는 클램핑/용접 위치(도 8e), 및 그립퍼들이 용접된 봉합사의 루프를 해방하기에 충분히 넣게 분리되고 날카로운 커터 표면(829)이 원위 방향으로 슬라이딩되어 봉합사 공급 출구 피드 튜브(820)로부터 자유롭게 되게 용접된 봉합사 루프를 스니핑하는 해방/절단 위치(도 8f)).
도 8c는 또한 단부 이펙터의 전체 동작 범위에 걸쳐 용접 전극의 움직임을 제어하는데 충분한 가요성을 갖는 플렉서블 전극 링키지(831)에 의해 원위 방향으로 및 근위 방향으로 작동되는 용접 전극(830)을 나타낸다. 실시형태에서, 클램핑된 위치에 유지된 중첩 도전성 봉합사 세그먼트들의 원위 측과 접촉하는 그립퍼들의 원위 표면들을 제외하고 봉합사 그립퍼들(825 및 826)은 전기적으로 절연된다. 클램핑된 위치에 유지된 중첩 도전성 봉합사 세그먼트들의 근위 측과 접촉될 수 있는 원위 표면의 일부를 제외하고 전극(830)은 전기적으로 절연된다. 실시형태에서 그립퍼들(825 및 826)의 플렉서블 작동 링키지(827)와 전극(830)의 플렉서블 작동 링키지(831) 중 하나 또는 모두는 절연되고 도전성이고, 그립퍼들 또는 전극 중 어느 하나 또는 모두에 전기 에너지를 전달하도록 배치된다. 다른 실시형태들에서, 별개의 플렉서블 절연된 와이어들이 그립퍼들(825 및 826) 및/또는 전극(830) 중 어느 하나 또는 모두에 전기 에너지를 전달한다. 하나의 요소(즉, 그립퍼들(825 및 826), 또는 전극(830))만이 절연된 컨덕터를 갖는 실시형태에서, 다른 요소(즉, 전극(830), 또는 그립퍼들(825 및 826))는 기구 샤프트 및 연결된 컴포넌트들을 통해 그라운드에 연결될 수 있다. 그립퍼 표면들의 비절연된 부분들과 전극 사이에 전위가 인가되어, 중첩 도전성 봉합사 세그먼트들을 통해 전류가 흐르게 하고, 이에 의해 봉합사 세그먼트들 사이의 계면에서 국소화된 용융을 일으키고, 봉합사 세그먼트들 사이의 용접된 연결로 된다. 중첩 도전성 봉합사 세그먼트들이 연속적 봉합사 루프의 한쪽 단부일 경우, 용접된 스티치가 형성된다.
도 9a 내지 도 9e는 로봇 제어 콘솔에서 외과의사에 의해 보여질 수 있는 체내에서의 본 발명의 실시형태를 나타낸다.
도 9a는 외과의사가 스티치로 폐쇄하고자 하는 조직(901)의 개구(900)를 나타낸다. 제어 콘솔의 마스터-로봇에서의 외과의사의 손 및 손목 움직임이 체내의 기구 단부 이펙터(801)에 의해 복제된다. 외과의사의 엄지 손가락 및 집게 손가락 움직임들이 툴 요소(804) 및 니들(805)에 의해 복제된다. 외과의사는 툴 요소(804) 및 니들(805)을 스티칭될 조직 개구에 걸치게 위치 결정한다.
도 9b는 외과의사가 그들의 엄지 손가락 및 집게 손가락을 한데 모으는 것에 응답하여 대향하여 폐쇄되는 툴 요소(804) 및 니들(805)을 나타낸다. 니들(805)은 조직 개구의 양측을 관통해서, 니들(805)로부터 툴 요소(804)로 연속적 원형 홈(즉, 결합된 원형 홈들(812 및 810))을 완성했다. 니들 배치에 의해 획정된 스티치 위치에 만족할 경우, 외과의사는 풋 스위치를 누름으로써, 또는 보이스-기동 커맨드, 또는 액션을 개시하는데 이용 가능한 다른 수단에 의해 스티치 프로세스를 개시한다. 실시형태에서 스티치 프로세스는 완전히 자동화된 시퀀스이다. 다른 실시형태들에서 일부 스텝들이 시퀀스에 있어서 자동적으로 개시되고 다른 스텝들은 외과의사에 의해 개시된다. 이 시퀀스에서의 제1 스텝은 플렉서블 봉합사 전달 튜브(820)에 연결된 봉합사 전진 메커니즘의 활성화이고, 이것은 툴 요소(804) 및 니들(805)의 연속적 안쪽 대향 홈(즉, 결합된 원형 홈들(810 및 812))의 원주, 플러스 봉합사 루프에 대한 중첩 영역을 형성하기 위한 추가적 재료와 동일한 고정 길이의 도전성 봉합사를 전진시킨다. 시퀀스에서의 다음 스텝은 플렉서블 그립퍼 작동 링키지(827) 및 봉합사 그립퍼들(825 및 826)에 연결된 작동 메커니즘의 활성화이고, 이에 의해 그립퍼들을 피드 위치(도 8d)로부터 클램핑/용접 위치(도 8e)로 움직이고, 이에 의해 중첩 영역에서 전진된 봉합사의 원위 단부를 파지한다.
도 9c는 도전성 봉합사(905)가 조직 개구의 양측을 통해 꿰매진 조직으로부터 개방 및 해방된 툴 요소(804) 및 니들(805)을 나타낸다. 실시형태에서 이 동작은 외과의사에 의해 제어 콘솔에서 그들의 엄지 손가락 및 집게 손가락의 분리에 의해 제어된다. 또 다른 실시형태에서, 툴 요소(804) 및 니들(805)의 이격은 로봇에 의해 자동화된 스티칭 프로세스의 일부로서 자동적으로 개시된다.
도 9d는 봉합사 전진 메커니즘의 반전에 의해 장력 부여된 봉합사 루프를 나타낸다. 실시형태에서, 장력 부여는 자동적으로 개시되고 봉합사는 미리 정해진 또는 프로그램된 장력값으로 당겨진다. 또 다른 실시형태에서, 외과의사는 트리거, 슬라이드 메커니즘, 풋 스위치 또는 유사한 수단과 같은 제어 수단을 통해 장력 부여 프로세스를 제어한다. 실시형태에서, 제어 수단은, 외과의사가 봉합사에서 당겨지는 느낌을 받아 원하는 스티치 장력을 달성하도록, 촉각 햅틱 피드백을 포함한다. 툴 요소(804) 및 니들(805)의 이격이 로봇에 의해 자동적으로 행해지는 실시형태에서, 외과의사는 툴 요소(804) 및 니들(805)의 동작을 제어하는 것으로부터 일시적으로 해제되는 그들의 엄지 손가락 및 집게 손가락의 분리에 의해 햅틱 피드백을 통해 장력을 제어하고 느낀다. 원하는 또는 미리 정해진 장력이 달성되었다면, 용접 프로세스가 플렉서블 전극 링키지(831)에 연결된 액추에이터의 개시에 의해 개시된다. 전극(830)은 미리 정해진 접촉력으로 도전성 봉합사 루프의 중첩 영역의 근위 측과 접촉된다. 이어서, 전류를 중첩 영역을 통과시키고(즉, 전극(830)과 그립퍼들(825 및 826) 사이에 전류를 통과시킴으로써), 중첩 영역에서 봉합사 세그먼트들 사이의 계면이 국소적으로 용융하여 용접부로 융합하게 한다.
도 9e는, 장력 부여된 용접된 루프(906)가 봉합사 공급 출구 봉합사 전달 튜브(820)로부터 자유로워지게 커팅되고 클램핑/용접 위치(도 8e)로부터 절단/해방 위치(도 8f)로의 봉합사 그립퍼들(825 및 826)의 작동 및 움직임에 의해 단부 이펙터로부터 해방된 스티칭 시퀀스의 최종 스텝을 나타낸다.
도 10a는 일체형 조직 파지 및 조작 능력을 갖는 실시형태를 나타낸다. 단부 이펙터의 이 실시형태는 제1 툴 요소(804), 니들(805), 및 제2 대향 중공 툴 요소(1000)를 갖는다. 중공 툴 요소(1000)는 니들(805)이 회전하기에 충분히 큰 개구(1001), 및 툴 요소(804)의 매칭용 무딘 또는 텍스처링된 비조직-침투성 단부(1003)와 직접 대향하고 정렬되는 무딘 또는 텍스처링된 비조직-침투성 단부(1002)를 포함한다.
도 10b 내지 도 10e는 로봇 제어 콘솔에서 외과의사에 의해 보여질 수 있는 조직 파지 및 조작 능력(즉, 도 10a의 단부 이펙터)을 갖는 단부 이펙터의 실시형태를 나타낸다.
도 10b는 조직을 파지하기 위한 준비에 있어서 이격된 제1 및 제2 대향 툴 요소들(804 및 1000)을 나타낸다. 니들(805)은 중공 툴 요소(1000)의 외부이고 니들 포인트(813)(도 10b에는 도시 생략)는 중공 개구(1001) 내에 보호된다. 대향 툴 요소들의 동작은 외과의사의 엄지 손가락 및 집게 손가락의 움직임에 의해 제어되고, 니들(804)은 중공 툴 요소(1000)와 더불어 움직이면서 그 보호된 배향을 유지하며, 외과의사는, 수술용 겸자로 할 수 있는 바와 같이, 조직을 파지하고 조작한다.
도 10c는 외과의사가 스티치를 위치 결정하고자 하는 위치에서 조직을 파지하는 대향 툴 요소들(804 및 1000)을 나타낸다. 대향 툴 요소들(804 및 1000)의 비조직-침투성 단부들은 니들(805)이 관통할 정확한 스폿에서 조직을 핀칭하고, 이에 의해 니들(805)에 의한 쉬운 진입 및 침투를 용이하게 한다. 위치가 만족될 경우, 외과의사는, 풋 스위치를 누름에 의해, 보이스 커맨드 또는 자동화된 시퀀스를 개시하는 다른 수단을 이용하여, 스티칭 프로세스를 개시한다. 시퀀스에서의 제1 스텝은 조직을 통해 니들(805)을 "발사"하는 액추에이터의 활성화이다.
도 10d는, 조직을 관통하며 툴 요소(804)의 니들 홀(811)에 안착하고, (툴 요소(804)와 함께) 조직을 통한 중단되지 않는 봉합사 홈(즉, 결합된 원형 홈들(810 및 812))을 확립하는 니들 포인트(813)를 나타낸다.
도 10e는, 외과의사 측에서의 액션에 의해 또는 자동화된 스티치 시퀀스의 일부로서의 자동적으로, 중공 툴 요소(1000)가 조직으로부터 후퇴되고 니들(805)을 제자리에 두는 것(즉, 조직을 관통하고 툴 요소(804)의 니들 홀(811)에 안착)을 나타낸다. 스티치 시퀀스의 나머지는 도 9b 내지 도 9e에 기재된 것과 동일하다.
바람직한 실시형태들의 변형
본 발명의 특성을 설명하기 위해 본원에서 설명 및 예시된 세부사항, 재료, 스텝 및 파츠의 배치의 많은 추가적인 변경들이 여전히 본 발명의 원리 및 범위 내에 있으면서 당업자에 의해 이루어질 수 있음을 이해해야 한다.

Claims (35)

  1. 동물의 체내에 위치 결정하기 위한 디바이스로서,
    서로 접촉하여 위치 결정될 수 있는 제1 부분 및 제2 부분을 포함하고,
    상기 제1 부분 및 상기 제2 부분은 각각 생체 적합성 도전성 열가소성 재료를 포함해서, 상기 디바이스가 동물의 체내에 위치 결정되고 전류가 상기 제1 부분으로부터 상기 제2 부분으로 흐를 경우, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이의 접점에서 전기 저항에 의해 열이 발생되어, 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분의 영역들을 용융시키고, 그 후 전류가 중단될 경우, 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분의 용융된 영역들이 재고화되어, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에 용접부가 형성되는 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 생체 적합성 도전성 열가소성 재료는 생체 적합성 열가소성 재료 및 생체 적합성 도전성 재료의 복합체를 포함하는 디바이스.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 생체 적합성 열가소성 재료는 생체 적합성 열가소성 폴리머를 포함하고, 상기 생체 적합성 도전성 재료는 생체 적합성 도전성 첨가제를 포함하고, 또한 상기 생체 적합성 열가소성 재료는 상기 생체 적합성 열가소성 폴리머를 상기 생체 적합성 도전성 첨가제와 복합함으로써 형성되는 디바이스.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 생체 적합성 열가소성 폴리머 및 상기 생체 적합성 도전성 첨가제는, 모노필라멘트 봉합사를 형성하도록, 용융-복합, 압출 및 드로잉되는 디바이스.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 생체 적합성 열가소성 폴리머 및 상기 생체 적합성 도전성 첨가제는, 수술용 패스너(fastener)를 형성하도록, 용융-복합 및 몰딩되는 디바이스.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 생체 적합성 열가소성 재료 및 상기 생체 적합성 도전성 재료는, 봉합사를 형성하도록, 공압출 및 드로잉되는 디바이스.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 생체 적합성 도전성 재료는 코팅으로서 상기 생체 적합성 열가소성 재료에 적용되는 디바이스.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 생체 적합성 도전성 재료는 코팅으로서 상기 생체 적합성 열가소성 재료에 적용되는 도전성 잉크의 패턴을 포함하는 디바이스.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 생체 적합성 열가소성 재료는 생체 적합성 열가소성 폴리머의 적어도 하나의 스트랜드를 포함하고, 상기 생체 적합성 도전성 재료는 생체 적합성 도전성 재료의 적어도 하나의 스트랜드를 포함하고, 또한 상기 생체 적합성 열가소성 재료는, 상기 생체 적합성 열가소성 재료의 적어도 하나의 스트랜드와 상기 생체 적합성 도전성 재료의 적어도 하나의 스트랜드를 엮음(interwine)으로써 형성되는 디바이스.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 생체 적합성 열가소성 재료는 생체 흡수성 열가소성 폴리머를 포함하는 디바이스.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 생체 흡수성 열가소성 폴리머는 폴리락트산(PLA), 폴리글리콜라이드(PGA), 폴리디옥사논(PDS) 및 상품명 TephaFLEX™로 판매되는 것과 같은 열가소성 선형 폴리에스테르로 이루어지는 군에서 적어도 하나를 포함하는 디바이스.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 생체 적합성 열가소성 재료는 비흡수성 열가소성 폴리머를 포함하는 디바이스.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 비흡수성 열가소성 폴리머는 나일론, 폴리프로필렌 및 폴리카보네이트로 이루어지는 군에서 적어도 하나를 포함하는 디바이스.
  14. 제2항에 있어서,
    상기 생체 적합성 도전성 재료는 카본 블랙, 탄소 섬유, 산화철(Fe203), 금속 분말 및 금속 나노입자로 이루어지는 군에서 적어도 하나를 포함하는 디바이스.
  15. 제2항에 있어서,
    상기 생체 적합성 도전성 재료는 ICP(intrinsically conducting polymer)를 포함하는 디바이스.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 ICP는 폴리아세틸렌, 폴리아닐린, 폴리티오펜 및 폴리페닐렌비닐렌으로 이루어지는 군에서 적어도 하나를 포함하는 디바이스.
  17. 제2항에 있어서,
    상기 생체 적합성 열가소성 재료 및 상기 생체 적합성 도전성 재료는, 상기 생체 적합성 도전성 열가소성 재료가 제1 방향으로 도전성을 제공하고 상이한 제2 방향으로 도전성을 금지하도록 배치되는 디바이스.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 생체 적합성 도전성 열가소성 재료는 생체 적합성 도전성 열가소성 폴리머를 포함하는 디바이스.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 디바이스는 봉합사의 형태인 디바이스.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 봉합사는 용접된 봉합사의 루프의 형태인 디바이스.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 디바이스는 수술용 패스너의 형태인 디바이스.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 수술용 패스너는 제1 레그 및 제2 레그를 갖는 클립의 형태이고, 또한 상기 제1 레그 및 상기 제2 레그는 갭에 의해 이격되는 디바이스.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 제1 레그는 상기 제2 레그에 용접되는 디바이스.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 수술용 패스너는 니들 선단부를 갖는 적어도 하나의 니들을 포함하는 제1 스트립 및 상기 적어도 하나의 니들의 상기 니들 선단부를 수용하기 위한 적어도 하나의 오목부를 포함하는 제2 스트립의 형태인 디바이스.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 제1 스트립의 상기 적어도 하나의 니들의 상기 선단부는 상기 제2 스트립의 상기 적어도 하나의 오목부에 용접되는 디바이스.
  26. 생체 적합성 도전성 열가소성 재료의 제1 부분과 생체 적합성 도전성 열가소성 재료의 제2 부분 사이에 용접부를 형성하기 위한 장치로서,
    제1 전극;
    제2 전극;
    상기 제1 부분 및 상기 제2 부분을 서로 접촉하여 수용하기 위한 공간을 사이에 갖는 서로 대향하는 상기 제1 및 제2 전극들을 유지하기 위한 구조체 ― 상기 구조체는 전기 비도전성임 ― ; 및
    스위치의 폐쇄가 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 걸쳐 전압 전위를 인가하도록 배치된 전원 및 상기 스위치를 포함하는 전기 회로 ― 상기 제1 및 제2 부분들이 동물의 체내에 위치 결정되며 서로 접촉하여 상기 제1 및 제2 전극들 사이에 위치되고 그 후 상기 스위치가 폐쇄될 경우, 접점에서의 전기 저항에 의해 열이 발생되어 상기 제1 및 제2 부분들의 영역들을 용융하고, 그 후 상기 스위치가 개방될 경우, 상기 제1 및 제2 부분들의 용융된 부분들이 재고화되어 상기 접점에 용접부가 형성됨 ― 를 포함하는 장치.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 구조체는 상기 제1 및 제2 전극들이 상기 제1 및 제2 부분들에 압축력을 가하게 하는 장치.
  28. 제26항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 부분들은 봉합사의 연속적 길이의 형태이고, 또한 상기 장치는, 상기 제1 및 제2 부분들이 서로 인접하게 배치되도록, 조직을 통해 상기 봉합사를 통과시키기 위한 니들 및 봉합사 어드밴서(advancer)를 포함하는 장치.
  29. 제28항에 있어서,
    조직을 통과한 봉합사에 장력을 부여하기 위한 봉합사 텐셔너(tensioner)를 더 포함하는 장치.
  30. 제26항에 있어서,
    수술 로봇용 단부 이펙터(effector)의 형태인 장치.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 단부 이펙터는 적어도 4자유도(four DOF)를 갖는 장치.
  32. 동물의 체내에서 생체 적합성 도전성 열가소성 재료의 두 부분들 사이에 용접부를 형성하기 위한 방법으로서,
    상기 생체 적합성 도전성 열가소성 재료의 제1 부분이 제1 전극과 접촉하고, 상기 생체 적합성 도전성 열가소성 재료의 제2 부분이 제2 전극과 접촉하고, 상기 제1 및 제2 부분들이 서로 접촉하도록, 동물의 체내에서 상기 제1 및 제2 전극들 사이에 상기 생체 적합성 도전성 열가소성 재료의 제1 및 제2 부분들을 위치 결정하는 스텝;
    상기 제1 및 제2 부분들 사이의 접점에서의 전기 저항에 의해 선택 양의 열을 발생하여 상기 제1 및 제2 부분들의 특정 원하는 양의 용융을 일으키도록, 상기 제1 및 제2 전극들에 걸쳐 선택 양의 전류를 인가하는 스텝; 및
    상기 제1 및 제2 부분들의 용융된 영역들이 재고화되어 상기 접점에 용접부가 형성되도록 상기 제1 및 제2 전극들에 걸친 전류를 중단하는 스텝을 포함하는 방법.
  33. 봉합 디바이스용 단부 이펙터로서,
    조직-맞물림 표면을 갖는 제1 아암;
    조직-맞물림 표면을 갖는 제2 아암 ― 상기 제1 및 제2 아암들 중 적어도 하나는, (i) 상기 제1 아암의 상기 조직-맞물림 표면과 상기 제2 아암의 상기 조직-맞물림 표면 사이에 조직을 클램핑하도록 상기 제1 및 제2 아암들 중 다른 하나를 향해 움직이고, (ii) 상기 제1 아암의 상기 조직-맞물림 표면과 상기 제2 아암의 상기 조직-맞물림 표면 사이에 클램핑된 조직을 해방하도록 상기 제1 및 제2 아암들 중 다른 하나로부터 멀어지게 움직이도록 구성되고; 상기 제2 아암은 내부에 개구를 가짐 ― ; 및
    관통 선단부를 갖는 니들 ― 상기 니들은, (i) 상기 니들의 상기 관통 선단부를 상기 제1 아암의 상기 조직-맞물림 표면에 인접하게 위치 결정하여, 상기 제1 아암의 상기 조직-맞물림 표면과 상기 제2 아암의 상기 조직-맞물림 표면 사이에 클램핑된 조직을 관통하도록, 상기 제1 아암의 상기 조직-맞물림 표면을 향해 움직이고, (ii) 상기 제1 아암의 상기 조직-맞물림 표면과 상기 제2 아암의 상기 조직-맞물림 표면 사이에 클램핑된 조직으로부터 물러나도록, 상기 제1 아암의 상기 조직-맞물림 표면으로부터 멀어지게 움직이도록 구성됨 ― 을 포함하고,
    상기 니들은 상기 제1 아암의 상기 조직-맞물림 표면을 향해 움직임에 따라 상기 제2 아암의 상기 개구를 통과하고 상기 제1 아암의 상기 조직-맞물림 표면으로부터 멀어지게 움직임에 따라 상기 제2 아암의 상기 개구를 통과하도록 구성되는 단부 이펙터.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 아암들 중 상기 적어도 하나는 피벗 움직임을 위해 구성되고, 또한 상기 니들은 피벗 움직임을 위해 구성되는 단부 이펙터.
  35. 제33항에 있어서,
    상기 니들은 봉합사를 슬라이딩 가능하게 수용하기 위한 통로를 포함하고, 상기 제1 아암은 상기 니들의 상기 관통 선단부를 수용하기 위한 개구를 포함하고, 상기 제1 아암은 상기 니들에서 상기 개구로부터 상기 제1 아암으로 통과되는 봉합사를 슬라이딩 가능하게 수용하기 위한 통로를 포함하는 단부 이펙터.
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