KR20220132050A - 개선된 탄성 힌지를 갖춘 굽힘 가능한 튜브 - Google Patents

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KR20220132050A
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Abstract

제1 원주방향 슬릿과 제2 원주방향 슬릿을 포함하는 제1 유연부를 갖추며, 제1 원주방향 슬릿은 제2 원주방향 슬릿에 대향하여 배치되고 제1 단부와 제2 단부를 포함하고, 제2 원주방향 슬릿은 제3 단부와 제4 단부를 포함하고, 제1 단부와 제3 단부는 제1 브릿지가 제1 및 제2 원주방향 슬릿 사이에 제공되도록 배치되는 튜브형 부재로서, 제1 유연부는, 튜브형 부재를 따라 길이방향으로 배치된 제1 길이방향 슬릿과, 튜브형 부재를 따라 길이방향으로 배치된 제2 길이방향 슬릿을 포함하고, 제1 원주방향 슬릿은 제1 길이방향 슬릿에 연통 가능하게 연결되고, 제2 원주방향 슬릿은 제2 길이방향 슬릿에 연통 가능하게 연결되며, 제1 길이방향 슬릿과 제2 길이방향 슬릿은 제1 브릿지의 길이방향 측면을 형성하도록 배치된다.

Description

개선된 탄성 힌지를 갖춘 굽힘 가능한 튜브 {BENDABLE TUBE WITH IMPROVED ELASTIC HINGE}
본 발명은 개선된 탄성 힌지를 갖춘 굽힘 가능한 튜브에 관한 것이다. 뿐만 아니라, 본 발명은 개선된 가요성 부위를 가진 가요성 튜브에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 개선된 탄성 힌지 및/또는 개선된 가요성 부위를 갖춘 굽힘 가능한 튜브를 포함하는 내시경과 같은 의료 장치에 관한 것이다.
탄성 힌지를 갖춘 굽힘 가능한 튜브는, 소화관과 기도, 예컨대 식도, 위, 폐, 결장, 자궁, 요도, 신장, 및 다른 기관계와 같은 환자의 내부 구조의 최소 침습 수술 또는 내시경 검사와 같은 용도로 잘 알려져 있으나, 도달하기 어려운 위치에 있는 기계 또는 전자 장치의 점검 또는 수리와 같은 다른 목적을 위해 적용될 수도 있다. 추가 설명에서, 내시경 용도 또는 내시경 기구라는 용어가 사용되지만, 이 용어는 전술된 바와 같은 다른 용도 또는 기구를 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 미국 특허 공개 공보 US 2007/0049800 A1호는, 내부에 복수의 힌지 부재를 가진 내시경 관절 조인트를 형성하는 방법을 개시하는데, 여기서 각각의 힌지는, 한 쌍의 대향하는 플렉스 포인트(flex point)에 의해 분리되는 외벽에 한 쌍의 대향하는 V자형 슬릿을 포함한다. 힌지는 원주방향으로 번갈아 90도 패턴으로 배치되어 두 평면에서 관절을 형성한다. 힌지의 굽힘 성능은, 플렉스 포인트가 지지할 수 있는 장력에 의해 제한된다. 또한, 조인트가 구부려질 때 플렉스 포인트가 바깥쪽으로 접하게 된다. 이 경우, 조인트가 다른 튜브의 내부로 도입될 때, 플렉스 포인트의 접촉부는 다른 튜브와 접촉하여, 조인트의 운동 및/또는 굽힘을 제한하거나 저지할 수 있다. 더구나, 굽힘 가능한 튜브는 근위 단부, 중간부 및 원위 단부를 포함할 수 있으며, 굽힘 가능한 튜브는, 중간부에 대한 근위 단부의 적어도 일부분의 휨을 원위 단부의 적어도 일부분의 관련된 굴절로 전환시키도록 된 조향 구조를 더 포함한다. 이러한 방식으로, 의사는 근위 단부를 조작함으로써 원위 단부를 제어할 수 있다. 하지만, 굽힘 성능을 제공하는 힌지는 토크 편차 및 토크 지연에 민감할 수 있어, 근위 단부의 회전이 원위 단부의 회전에 밀접하게 대응할 수 없다. 이렇게 하여, 회전 운동의 신뢰성 있는 전달이 어려울 수 있다. 따라서, 근위 단부로부터 원위 단부로 회전 또는 토크의 전달을 향상시킬 수 있는 굽힘 가능한 튜브가 필요하다.
도 1a는 유럽 특허 등록 공보 EP 2 273 911 B1호에 따른 기구를 형성하는 3개의 원통형 부재의 분해도를 도시한다. 이 기구(202)는 동축인 3개의 원통형 부재, 즉 내부 부재(204), 중간 부재(206), 및 외부 부재(208)로 구성된다. 내부 원통형 부재(204)는, 인체 내부 또는 도달하기 어려운 위치에 통상 사용되는 부분인 제1 강성 단부(210), 제1 유연부(212), 중간 강성부(214), 제2 유연부(216), 및 유닛의 다른 단부를 조향하는 역할을 하는 기구의 조작부로 통상 사용되는 제2 강성 단부(218)로 구성된다. 외부 원통형 부재(208)는, 제1 강성부, 유연부, 중간 강성부, 제2 유연부, 및 제2 강성부로 동일하게 구성된다. 유연부는 당업계에서 "힌지"로도 불린다. 원통형 부재(208, 212)의 상이한 부분들의 길이는 실질적으로 동일하여, 원통형 부재(204)가 원통형 부재(208) 내로 삽입될 때, 상이한 부분들이 서로에 대해 위치된다. 또한, 중간 원통형 부재(206)는, 조립된 상태에서 2개의 다른 원통형 부재의 대응하는 강성부들 사이에 각각 위치되는 제1 강성 단부(240)와 제2 강성 단부(242)를 가지고 있다.
중간 원통형 부재(206)의 중간부는, 상이한 형태 및 형상을 가질 수 있는 3개 이상의 별개의 길이방향 부재로 형성된다. 3개의 원통형 부재를 조립하여 부재(204)가 부재(206) 내에 삽입되고 2개의 결합된 부재(204, 206)가 부재(208) 내에 삽입된 후, 3개의 부재의 끝면은 양끝에서 서로 부착되어 일체형 유닛으로 될 수 있다.
도 1b는 도 1a에 도시된 기구의 중간 원통형 부재의 다른 실시예의 일부를 도시한 전개도이다. 도 1b의 중간 원통형 부재는 복수의 길이방향 부재로 형성되고, 각각의 길이방향 부재(220)는 제1 유연부, 중간 강성부, 및 제2 유연부로 함께 나타낸 3개의 부분(222, 224, 226)으로 구성된다. 중간 강성부와 일치하는 부분(224)에서, 인접한 길이방향 부재(220)의 각 쌍은 접선방향으로 서로 접촉하여, 사실상 각각의 길이방향 부재의 독립적인 운동을 허용하기에 충분한 단지 좁은 갭이 그들 사이에 존재한다.
다른 2개의 부분(222, 226)에서, 각각의 길이방향 부재는 원주방향으로 볼 때 상대적으로 작고 유연한 스트립(228, 230)으로 이루어져, 각 쌍의 인접한 스트립 사이에 실질적인 갭이 있으며, 각각의 스트립(228, 230)은, 원주방향으로 연장하고 이웃한 스트립에 대한 갭을 거의 완전히 메우는 복수의 캠(232)을 구비한다.
본 발명의 목적은, 더욱 유연하고 여전히 매우 견고하게 개선된 힌지를 포함하여 여러 개선점을 가진 굽힘 가능한 튜브를 제공하는 데에 있다.
이는 첨부된 독립항에 청구된 튜브형 부재에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 튜브형 부재는, 튜브형 부재가 굽힘축을 따라 구부려질 때 원주방향 슬릿 중 하나가 개방되고 다른 원주방향 슬릿이 폐쇄됨으로써 원주방향 슬릿들 사이에 위치된 중간부, 즉 제1 브릿지에 모멘트를 발생시키기 때문에 개선된 굽힘 가능부를 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 튜브형 부재는, 튜브형 부재가 굽힘축을 따라 구부려지고 원주방향 슬릿 중 하나가 개방되고 다른 원주방향 슬릿이 폐쇄될 때, 각각의 원주방향 슬릿 중 경사진 U자 형상의 중간 부위가 연동함으로써 굽힘축과 다른 방향으로 모멘트가 생성되는 것을 방지하기 때문에 더욱 개선된 굽힘 가능부를 갖는다. 이러한 방식으로, 튜브형 부재의 일단에 가해진 회전은 튜브형 부재의 타단으로 충실하게 전달될 것이다.
본 발명의 다른 목적은 개선된 가요성 부위를 포함하여 여러 개선점을 가진 원통형 부재를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 원통형 부재는 얇은 가요성 부위와, 얇은 가요성 부위에 있는 2개의 평행한 서브-스트립 사이의 변위 차이를 보상하는 더욱 두꺼운 강성부 사이에 로프 이퀄라이저 구조(rope equalizer structure)를 포함하기 때문에 개선된 가요성 부위를 갖는다. 이러한 방식으로, 가요성 부위와 강성부 사이의 연결이 향상된다.
본 발명에 따른 원통형 부재는, 재료로부터 절단된 얇은 슬릿으로 만들어진 스페이서를 포함하기 때문에 개선된 가요성 부위를 갖는다. 이는 매우 효율적인 제조 공정을 허용한다.
본 발명의 바람직한 실시예는 나머지 종속항들에서 청구된다.
또한, 본 발명은 이러한 튜브형 부재 및/또는 원통형 부재를 포함하는 내시경용 기구에 관한 것이다.
본 발명의 다른 특징 및 장점은 비제한적이고 비독점적인 실시예에 의한 본 발명의 설명으로부터 명백해질 것이다. 이러한 실시예들은 보호의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 당업자는, 본 발명의 다른 대안적이고 균등한 실시 예가 이해되고 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시되도록 개조될 수 있음을 알게 된다. 더욱이, 상이한 실시예들의 개별적인 특징은, 그 조합이 물리적으로 불가능하지 않는 한, 도면에 명시적으로 도시되지 않거나 본 명세서에 설명되어 있지 않더라도 조합될 수 있다. 본 발명의 범위는 청구범위 및 그 기술적인 등가물에 의해서만 한정된다. 본 발명의 실시예는 첨부 도면을 참조하여 설명되는데, 유사하거나 동일한 참조 부호가 유사하거나, 동일하거나, 대응하는 부분을 표시한다.
도 1a 및 도 1b는 종래의 굽힘 가능한 튜브를 도시한다.
도 2a는 튜브형 부재의 실시예의 개략적인 사시도이다.
도 2b는 튜브형 부재의 다른 실시예의 개략적인 사시도이다.
도 3은 튜브형 부재의 다른 실시예의 개략적인 사시도이다.
도 4는 튜브형 부재의 다른 실시예의 개략적인 사시도이다.
도 5는 튜브형 부재의 다른 실시예의 개략적인 사시도이다.
도 6은 굽힘 위치에 있는 도 5의 튜브형 부재를 도시한 개략적인 사시도이다.
도 7a-7d는 튜브형 부재의 다른 실시예의 개략도이다.
도 8은 원주방향 슬릿들 사이에 대안적인 브릿지를 갖춘 튜브형 부재를 도시한다.
도 9는 중간 부위를 갖춘 튜브형 부재의 다른 실시예의 개략도이다.
도 10은 원주방향 슬릿들 사이에 대안적인 브릿지의 다른 실시예를 갖춘 튜브형 부재를 도시한다.
도 11은 도 10의 대안적인 브릿지와 도 9의 중간 부위를 가진 튜브형 부재의 다른 실시예를 도시한다.
도 12는 로프 이퀄라이저 구조의 개략도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 중간 원통형 부재의 일부의 전개도이다.
도 14는 도 13에 따른 중간 원통형 부재의 일부의 3D 도면이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 중간 원통형 부재의 일부의 전개도이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 중간 원통형 부재의 일부의 전개도이다.
도 17은 도 16에 따른 일 실시예의 3D 도면이다.
이하에서 설명되는 튜브형 부재는 굽힘 가능한 튜브를 필요로 하는 임의의 기구에 적용될 수 있다. 하지만, 바람직하기로 이는 국제 특허 공개 공보 WO 2015/084157호, WO 2015/084174호, WO 2016/089202호, 국제 출원 번호 PCT/NL2015/050798호, PCT/NL2016/050471호, PCT/NL2016/050522호, 네덜란드 특허 출원 번호 NL 2016900호에 개시/설명된 것과 같은 의료 기구에 적용될 수 있다.
도 2a는 제1 실시예에 따른 튜브형 부재의 개략적인 사시도이다. 튜브는 강성 재료로 만들어지고 하나 이상의 굽힘 가능부를 포함하는 힌지를 갖춘다.
튜브형 부재(1)는 굽힘 수단(6)을 포함하는 굽힘 가능부(2)를 갖는다.
튜브형 부재(1)의 굽힘 가능부(2)는 원주방향 슬릿(3)과 원주방향 슬릿(5)을 구비한다. 원주방향 슬릿(3)은 단부(7)와 단부(9)를 갖는다. 원주방향 슬릿(3)은 단부(7)에서 단부(9)까지 연장하여 원주방향(A)으로 튜브형 부재(1)를 부분적으로 둘러싼다. 원주방향 슬릿(5)은 단부(11)와 단부(13)를 갖는다. 원주방향 슬릿(5)은 단부(11)에서 단부(13)까지 연장하여 원주방향(B)으로 튜브형 부재(1)를 부분적으로 둘러싼다. 원주방향(A)과 원주방향(B)은 원주상에서 반대방향이다. 튜브형 부재(1)는 대칭축인 중심축(29)을 갖는다. 단부(7)와 단부(11)는 중심축(29)에 위치된 중심점을 갖고서 중심축(29)에 직각인 표면에 위치되는 원주상에 위치된다. 도 2a의 실시예에서, 원주방향 슬릿(3, 5)도 그 원주상에 위치된다. 단부(7)와 단부(11)는 서로 마주보도록 배치된다. 바람직하게는, 단부(7)와 단부(13)는 중심축(29)과 교차하는 선에 의해 연결된다. 또한, 단부(11)와 단부(9)는 중심축(29)과 교차하는 선에 의해 연결되는 것이 바람직하다.
튜브형 부재(1)는 단부(7)와 단부(11) 사이에서 길이방향으로 연장하는 브릿지(15)를 갖는다. 브릿지(15)는 튜브형 부재(1)의 제1 부분(8)을 튜브형 부재(1)의 제2 부분(10)에 연결하는데, 이들 부분은 원주방향 슬릿(3)과 원주방향 슬릿(5)의 반대되는 쪽에 위치된다.
튜브형 부재(1)는 이 튜브형 부재(1)를 따라 길이방향으로 방위를 가진 길이방향 슬릿(17)을 갖는다. 또한, 튜브형 부재(1)는 이 튜브형 부재(1)를 따라 길이방향으로 방위를 가진 길이방향 슬릿(19)을 갖는다. 길이방향 슬릿(17)은 길이방향 선단(21)과 길이방향 선단(23)을 포함한다. 원주방향 슬릿(3)은 단부(7) 및 길이방향 선단(21)에서 길이방향 슬릿(17)에 연통 가능하게 연결된다. 길이방향 슬릿(19)은 길이방향 선단(25)과 길이방향 선단(27)을 포함한다. 원주방향 슬릿(5)은 단부(11) 및 길이방향 선단(27)에서 길이방향 슬릿(19)에 연통 가능하게 연결된다. 길이방향 선단(23)과 길이방향 선단(25)은 튜브형 부재(1)의 길이방향으로 서로 마주보고 있어 브릿지(15)의 길이방향 측면을 형성한다.
도 6을 참조하여 더욱 명백해질 바와 같이, 브릿지(15)를 회전점으로 이용하여 슬릿(3, 5) 중 하나를 개방하고 슬릿(3, 5) 중 다른 하나를 폐쇄함으로써, 튜브형 부재(1)를 구부릴 수 있다. 브릿지(15)는 응력이 가해지며, 슬릿(3, 5) 중 하나가 폐쇄될 때 브릿지(15)에 가해진 응력은, 그 이상이면 브릿지(15)가 과도하게 늘어나 영구적으로 변형되는 응력 허용치 내에 남아 있도록 설계된다. 예를 들어, 굽힘 가능부(2)가 예컨대 6°의 최대 각도로 구부려지도록 설계되면, 브릿지(15)는 파열되지 않을 수 있다. 물론, 다른 최대 각도가 적용될 수 있다.
도 2a의 실시예는, 슬릿(3, 5)과 동일하지만 튜브형 부재(1)의 다른 부분에 위치되며 슬릿(3, 5)에 대해 길이방향으로 이동된 2개의 추가 슬릿(미도시)에 의해 확장될 수 있다. 바람직하게는, 이들 추가 슬릿은 슬릿(3, 5)에 대해 중심축(29) 주위로 원주상에서 90°로 회전되어 있어, 모든 슬릿이 함께, 모든 방향으로 쉽게 구부려질 수 있는 성능을 가진 튜브형 부재를 제공하는 힌지를 형성하게 된다. 또한, 튜브형 부재(1)에 더 많은 동일한 슬릿의 쌍들이 제공될 수 있으며, 각 쌍은 길이방향으로 이동되고 인접한 쌍에 대해 예컨대 90°의 소정 각도로 회전되어서, 원하는 각도만큼 구부려질 수 있는 부위를 가진 튜브형 부재(1)를 제공할 수 있다.
도 2b는 다른 실시예에 따른 튜브형 부재(31)의 개략적인 사시도이다.
도 2b에서, 도 2a에서와 동일한 참조 번호가 공통 부재를 표시하는 데에 사용되었다.
도 2b의 튜브형 부재(31)의 원주방향 슬릿(3)은 단부(7)와 단부(39)를 갖는다. 원주방향 슬릿(3)은 단부(7)에서 단부(39)까지 연장하여 원주방향(C)으로 튜브형 부재를 부분적으로 둘러싼다. 원주방향 슬릿(5)은 단부(11)와 단부(313)를 갖는다. 원주방향 슬릿(5)은 단부(11)에서 단부(313)까지 연장하여 원주방향(D)으로 튜브형 부재(31)를 부분적으로 둘러싼다. 원주방향(C)과 원주방향(D)은 원주상에서 반대방향이다. 튜브형 부재(31)는 중심축(29)을 갖는다. 단부(7), 단부(39), 단부(11), 및 단부(313)는 중심축에 위치된 중심점(350)을 가진 원주상에 위치된다. 원주방향 슬릿(3, 5)은 그 원주상에 위치된다. 단부(39)와 단부(313)는 서로 마주보도록 배치된다.
브릿지(15)와 별도로, 튜브형 부재(31)는 단부(39)와 단부(313) 사이에서 길이방향으로 연장하는 브릿지(315)를 갖는다.
튜브형 부재(31)는 이 튜브형 부재(31)를 따라 길이방향으로 연장하는 길이방향 슬릿(317)을 갖는다. 길이방향 슬릿(317)은 길이방향 슬릿(21)에 대향되게 튜브형 부재(31)에 위치된다. 또한, 튜브형 부재(31)는 이 튜브형 부재(31)를 따라 길이방향으로 연장하는 길이방향 슬릿(319)을 갖는다. 길이방향 슬릿(319)은 길이방향 슬릿(19)에 대향되게 위치된다. 길이방향 슬릿(317)은 길이방향 선단(321)과 길이방향 선단(323)을 포함한다. 원주방향 슬릿(3)은 단부(39) 및 길이방향 선단(321)에서 길이방향 슬릿(317)에 연통 가능하게 연결된다. 길이방향 슬릿(319)은 길이방향 선단(325)과 길이방향 선단(327)을 포함한다. 원주방향 슬릿(5)은 단부(313) 및 길이방향 선단(327)에서 길이방향 슬릿(319)에 연통 가능하게 연결된다. 길이방향 선단(323)과 길이방향 선단(325)은 튜브형 부재의 길이방향으로 서로 마주보고 있어 브릿지(315)의 길이방향 측면을 형성한다.
도 6을 참조하여 더욱 명백해질 바와 같이, 브릿지(15)와 브릿지(315)를 회전점으로 이용하여 원주방향 슬릿(3, 5) 중 하나를 개방하고 원주방향 슬릿(3, 5) 중 다른 하나를 폐쇄함으로써, 튜브형 부재(31)를 구부릴 수 있다. 브릿지(15)와 브릿지(315)는 응력이 가해지며, 슬릿(3, 5) 중 하나가 폐쇄될 때 브릿지(15)와 브릿지(315)에 가해진 응력은, 그 이상이면 브릿지(15)와 브릿지(315)가 과도하게 늘어나 영구적으로 변형되는 응력 허용치 내에 남아 있도록 설계된다. 예를 들어, 굽힘 가능부(2)가 예컨대 6°(또는 다른 값)의 최대 각도로 구부려지도록 설계되면, 브릿지(15, 315)는 파열되지 않을 수 있다.
도 2b의 실시예는, 길이방향 슬릿(17, 19, 317, 319)과 동일한 길이방향 슬릿을 가져 원주방향 슬릿(3, 5)의 쌍과 동일하고서 튜브형 부재(31)의 다른 부분에 위치되며 원주방향 슬릿(3, 5)에 대해 길이방향으로 이동된 2개의 추가 원주방향 슬릿(미도시)에 의해 확장될 수 있다. 바람직하게는, 이들 추가 슬릿은 원주방향 슬릿(3, 5)에 대해 중심축(29) 주위로 원주상에서 90°로 회전되어 있어, 모든 원주방향 슬릿이 함께, 모든 방향으로 쉽게 구부려질 수 있는 성능을 가진 튜브형 부재를 제공하는 힌지를 형성하게 된다. 또한, 튜브형 부재(31)에 그들의 단부에 길이방향 슬릿을 가진 더 많은 원주방향 슬릿의 쌍들이 제공될 수 있으며, 각 쌍은 길이방향으로 이동되고 인접한 쌍에 대해 소정 각도로 회전되어서, 임의의 원하는 방향으로 원하는 각도만큼 구부려질 수 있는 부위를 가진 튜브형 부재(31)를 제공할 수 있다.
도 3은 다른 실시예에 따른 튜브형 부재(41)의 개략적인 사시도이다.
도 3에서, 도 1a 및 도 2a에서와 동일한 참조 번호가 공통 부재를 표시하기 위해 사용되었다.
튜브형 부재(41)는 원주방향 슬릿(43)과 원주방향 슬릿(45)을 갖는다. 원주방향 슬릿(43)은 단부(7)와 단부(49)를 갖는다. 원주방향 슬릿(43)은 단부(7)에서 단부(49)까지 연장하여 원주방향(E)으로 튜브형 부재를 부분적으로 둘러싼다. 슬릿(45)은 단부(11)와 단부(413)를 갖는다. 원주방향 슬릿(45)은 단부(11)에서 단부(413)까지 연장하여 원주방향(F)으로 튜브형 부재를 부분적으로 둘러싼다. 원주방향(E)과 원주방향(F)은 반대방향이다. 튜브형 부재는 중심축(29)을 갖는다. 단부(7)와 단부(11)는, 중심축(29)에 중심점(402)을 갖고서 그 반경(404)으로 단부(7)로부터 중심축(29)으로 연장하고 중심축(29)에 직각인 선을 가진 원주(400)상에 위치된다. 단부(7)와 단부(11)는 서로 마주보도록 배치된다. 브릿지(15)는 단부(7)와 단부(11) 사이에서 길이방향으로 연장한다.
튜브형 부재(41)는 튜브형 부재(1)와 동일한 길이방향 슬릿(17)과 동일한 길이방향 슬릿(19)을 갖는다. 또한, 길이방향 슬릿(17)과 길이방향 슬릿(19)은 튜브형 부재(41)를 따라 길이방향으로 위치되어 브릿지(15)의 측면을 형성한다.
원주방향(E)은 원주(400)와 각도(406)를 형성한다. 원주방향(F)은 원주(400)와 각도(408)를 형성한다. 각도(406, 408)는 바람직하게는 -10°와 +10°사이이고, 더 바람직하게는 -8°와 +8°사이이다. 바람직하기로, 각도(406, 408)는 동일한 값을 갖는다.
도 4는 본 발명에 따른 튜브형 부재(51)의 다른 실시예의 개략적인 사시도이다.
도 4에서, 도 1 및 도 3에서와 동일한 참조 번호가 동일한 부재를 표시하기 위해 사용되었다.
튜브형 부재(51)는 원주방향 슬릿(43)과 원주방향 슬릿(45)을 갖는다. 원주방향 슬릿(43)은 단부(7)와 단부(49)를 갖는다. 원주방향 슬릿(43)은 단부(7)에서 단부(49)까지 연장하여 원주방향(E)으로 튜브형 부재를 부분적으로 둘러싼다. 슬릿(45)은 단부(11)와 단부(413)를 갖는다. 원주방향 슬릿(45)은 단부(11)에서 단부(413)까지 연장하여 원주방향(F)으로 튜브형 부재를 부분적으로 둘러싼다. 원주방향(E)과 원주방향(F)은 반대방향이다. 튜브형 부재(51)는 중심축(29)을 갖는다. 단부(7)와 단부(11)는 원주(400)상에 위치된다. 단부(7)와 단부(11)는 서로 마주보도록 배치된다. 브릿지(15)는 단부(7)와 단부(11) 사이에서 길이방향으로 연장한다.
도 2a 및 도 4의 튜브형 부재(1, 41)와 마찬가지로, 튜브형 부재(51)는 길이방향 슬릿(17)과 길이방향 슬릿(19)을 갖는데, 이들 슬릿은 튜브형 부재(51)를 따라 길이방향으로 위치되어 브릿지(15)의 길이방향 측면을 형성한다.
원주방향(E)은 원주(400)와 각도(406)를 형성한다. 원주방향(F)은 원주(400)와 각도(408)를 형성한다. 각도(406, 408)는 바람직하게는 -10°와 +10°사이이고, 더 바람직하게는 -8°와 +8°사이이다. 이들 각도는 동일한 값을 갖는다.
튜브형 부재(51)는 원주방향 슬릿(543)과 원주방향 슬릿(545)을 갖는다. 원주방향 슬릿(543)은 단부(57)와 단부(549; 도 4에 도시되지 않음)를 갖는다. 원주방향 슬릿(543)은 단부(57)에서 단부(549)까지 연장하여 원주방향으로 튜브형 부재를 부분적으로 둘러싼다. 원주방향 슬릿(545)은 단부(511)와 단부(513)를 갖는다. 원주방향 슬릿(545)은 단부(511)에서 단부(513)까지 연장하여 원주방향(G)으로 튜브형 부재를 부분적으로 둘러싼다. 원주방향(F)과 원주방향(G)은 반대방향이다. 단부(57)와 단부(511)는 원주(400)상에 위치된다. 단부(57)와 단부(511)는 서로 마주보도록 배치된다. 튜브형 부재(51)는, 단부(57)와 단부(511) 사이에서 길이방향으로 연장하는 브릿지(515)를 갖는다.
튜브형 부재(51)는 길이방향 슬릿(517)과 길이방향 슬릿(519)을 갖는데, 이들 슬릿은 튜브형 부재(51)를 따라 길이방향으로 연장하여 브릿지(515)의 길이방향 측면을 형성한다.
원주방향(H)은 원주(400)와 각도(506)를 형성한다. 원주방향(G)은 원주(400)와 각도(508)를 형성한다. 각도(506, 508)는 바람직하게는 -10°와 +10°사이이고, 더 바람직하게는 -8°와 +8°사이이다. 바람직하기로, 각도(506, 508)는 동일한 값을 갖는다.
길이방향 슬릿(517)은 길이방향 선단(521)과 길이방향 선단(523)을 포함한다. 길이방향 슬릿(517)은 단부(57) 및 길이방향 선단(521)에서 원주방향 슬릿(543)에 연통 가능하게 연결된다. 길이방향 슬릿(519)은 길이방향 선단(525)과 길이방향 선단(527)을 포함한다. 길이방향 슬릿(519)은 단부(511) 및 길이방향 선단(527)에서 원주방향 슬릿(545)에 연통 가능하게 연결된다. 길이방향 선단(523)과 길이방향 선단(525)은 튜브형 부재(51)의 길이방향으로 서로 마주보고 있어 브릿지(515)의 길이방향 측면을 형성한다.
바람직하게는, 브릿지(15, 515)는 튜브형 부재(51)의 원주(400)상에서 서로로부터 멀리 180°로 회전된 위치에 놓이게 된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 원주방향 슬릿(43)과 원주방향 슬릿(545)은 원주방향으로 겹치는데, 즉 원주방향 슬릿(43)의 일부는 길이방향에서 볼 때 원주방향 슬릿(545)의 일부에 인접하지만 이들 부분이 서로 맞물리지 않게 위치된다. 원주방향 슬릿(43)과 원주방향 슬릿(545)의 이들 부분 사이에 원주방향 스트립(12)이 존재한다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 원주방향 슬릿(45)과 원주방향 슬릿(543)은 원주방향으로 겹치는데, 즉 원주방향 슬릿(45)의 일부는 길이방향에서 볼 때 원주방향 슬릿(543)의 일부에 인접하지만 이들 부분이 서로 맞물리지 않게 위치된다. 원주방향 슬릿(45)과 원주방향 슬릿(543)의 이들 부분 사이에 원주방향 스트립(14)이 존재한다.
도 4의 힌지가 작동하는 방식은 도 6 및 이에 관련된 설명으로부터 명백하게 될 것이다.
도 5에서는, 도 2a, 도 2b, 도 3, 및 도 4에서와 동일한 참조 번호가 동일한 부재를 표시하기 위해 사용되었다. 기본적으로, 도 5는 도 4의 굽힘 가능부(2) 및 추가의 굽힘 가능부(2')를 포함하는 튜브형 부재(61)를 도시한다. 도 4의 유연부(2)에 대한 설명은 여기에서 반복되지 않는다. 추가적인 유연부(2')만 여기에서 상세하게 설명될 것이다. 추가적인 유연부(2')는 원주방향 슬릿(643)과 원주방향 슬릿(645)을 갖는다. 원주방향 슬릿(643)은 단부(67)와 단부(649)를 갖는다. 원주방향 슬릿(643)은 단부(67)에서 단부(649)까지 연장하여 원주방향(I)으로 튜브형 부재를 부분적으로 둘러싼다. 원주방향 슬릿(645)은 단부(611)와 단부(6413)를 갖는다. 원주방향 슬릿(645)은 단부(611)에서 단부(6413)까지 연장하여 원주방향(J)으로 튜브형 부재를 부분적으로 둘러싼다. 원주방향(I)과 원주방향(J)은 반대방향이다. 단부(67)와 단부(611)는 중심축(29)에 위치된 중심점(602)을 가진 원주(600)상에 위치된다. 단부(67)와 단부(611)는 서로 마주보도록 배치된다. 튜브형 부재(61)는, 단부(67)와 단부(611) 사이에서 길이방향으로 연장하는 브릿지(615)를 갖는다.
튜브형 부재(61)는 이 튜브형 부재(61)를 따라 길이방향으로 연장하는 길이방향 슬릿(617)을 갖는다. 또한, 튜브형 부재(61)는 이 튜브형 부재(61)를 따라 길이방향으로 연장하는 길이방향 슬릿(619)을 갖는다. 길이방향 슬릿(617)은 길이방향 선단(621)과 길이방향 선단(623)을 포함한다. 원주방향 슬릿(643)은 단부(67) 및 길이방향 선단(621)에서 길이방향 슬릿(617)에 연통 가능하게 연결된다. 길이방향 슬릿(619)은 길이방향 선단(625)과 길이방향 선단(627)을 포함한다. 원주방향 슬릿(645)은 단부(611) 및 길이방향 선단(627)에서 길이방향 슬릿(619)에 연통 가능하게 연결된다. 길이방향 선단(623)과 길이방향 선단(625)은 튜브형 부재의 길이방향으로 서로 마주보고 있어 브릿지(615)의 길이방향 측면을 형성한다.
원주방향(I)은 원주(600)와 각도(606)를 형성한다. 원주방향(J)은 원주(600)와 각도(608)를 형성한다. 각도(606, 608)는 바람직하게는 -10°와 +10°사이이고, 더 바람직하게는 -8°와 +8°사이이다. 바람직하기로, 각도(606, 608)는 동일한 값을 갖는다.
튜브형 부재(61)는 원주방향 슬릿(6543)과 원주방향 슬릿(6545)을 갖는다. 원주방향 슬릿(6543)은 단부(657)와 단부(6549)를 갖는다. 원주방향 슬릿(6543)은 단부(657)에서 단부(6549)까지 연장하여 원주방향(K)으로 튜브형 부재를 부분적으로 둘러싼다. 동일한 방식으로, 원주방향 슬릿(6545)은 단부(6511)와, 도 5에 도시되지 않은 다른 단부를 갖는다. 원주방향 슬릿(6545)은 단부(6511)에서 그 다른 단부까지 연장하여 원주방향(L)으로 튜브형 부재(61)를 부분적으로 둘러싼다. 원주방향(K)과 원주방향(L)은 반대방향이다. 단부(657), 단부(611), 단부(6511), 및 단부(67)는 원주(600)상에 위치된다. 단부(657)와 단부(6511)는 서로 마주보도록 배치된다. 튜브형 부재(61)는 단부(657)와 단부(6511) 사이에서 길이방향으로 연장하는 브릿지(6515)를 갖는다.
튜브형 부재(61)는 길이방향 슬릿(6517)과 길이방향 슬릿(6519)을 갖는데, 이들 슬릿은 튜브형 부재(61)를 따라 길이방향으로 위치되어 브릿지(6515)의 측면을 형성한다.
원주방향(K)은 원주(600)와 각도(614)를 형성한다. 원주방향(L)은 원주(600)와 각도(612)를 형성한다. 각도(612, 614)는 바람직하게는 -10°와 +10°사이이고, 더 바람직하게는 -8°와 +8°사이이다. 바람직하기로, 각도(612, 614)는 동일한 값을 갖는다.
길이방향 슬릿(6517)은 길이방향 선단(6521)과 길이방향 선단(6523)을 포함한다. 원주방향 슬릿(6543)은 단부(657) 및 길이방향 선단(6521)에서 길이방향 슬릿(6517)에 연통 가능하게 연결된다. 길이방향 슬릿(6519)은 길이방향 선단(6525)과 길이방향 선단(6527)을 포함한다. 원주방향 슬릿(6545)은 단부(6511) 및 길이방향 선단(6527)에서 길이방향 슬릿(6519)에 연통 가능하게 연결된다. 길이방향 선단(6523)과 길이방향 선단(6525)은 튜브형 부재(61)의 길이방향으로 서로 마주보고 있어 브릿지(6515)의 길이방향 측면을 형성한다.
바람직하게는, 브릿지(615, 6515)는 튜브형 부재(61)의 원주(600)상에서 서로로부터 멀리 180°로 회전된 위치에 놓이게 된다. 또한, 바람직하게는, 브릿지(615, 6515)의 쌍은 브릿지(15, 515)의 쌍에 대해 원주방향으로 약 90°로 회전되어 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 원주방향 슬릿(6543)과 원주방향 슬릿(645)은 원주방향으로 겹치는데, 즉 원주방향 슬릿(6543)의 일부는 길이방향에서 볼 때 원주방향 슬릿(645)의 일부에 인접하지만 이들 부분이 서로 맞물리지 않게 위치된다. 원주방향 슬릿(6543)과 원주방향 슬릿(645)의 이들 부분 사이에 원주방향 스트립(18)이 존재한다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 원주방향 슬릿(6545)과 원주방향 슬릿(643)은 원주방향으로 겹치는데, 즉 원주방향 슬릿(6545)의 일부는 길이방향에서 볼 때 원주방향 슬릿(643)의 일부에 인접하지만 이들 부분이 서로 맞물리지 않게 위치된다. 원주방향 슬릿(6545)과 원주방향 슬릿(643)의 이들 부분 사이에 원주방향 스트립(20)이 존재한다.
도 6은 굽힘 위치에 있는 도 5의 튜브형 부재를 도시한 개략적인 사시도이다.
도 6에서, 도 2a-5에서와 동일한 참조 번호가 동일한 부재를 표시하기 위해 사용되었다.
도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 튜브형 부재(61)가 굽힘축(통상 중심축(29)으로 됨)을 따라 구부려질 때, 예를 들어 원주방향 슬릿(43, 513)은 개방될 수 있는 한편, 원주방향 슬릿(45, 549)은 폐쇄될 수 있다. 즉, 부분들(8, 10)은 브릿지(15, 515) 주위로 회전할 수 있다. 길이방향 선단(23)에 의해 형성된 브릿지(15)의 측면, 즉 원주방향 슬릿(43)에 가장 가까운 브릿지(15)의 측면은, 화살표(M, N)로 각각 표시된 바와 같이, 서로로부터 멀리 대향하는 2개의 길이방향 힘, 즉 부분(8) 쪽을 향하는 힘과 부분(10) 쪽을 향하는 힘을 경험하게 될 것이다. 브릿지(15)의 탄성으로 인한 이들 대향하는 힘(M, N)의 영향하에, 그 길이방향 선단(23)에서 브릿지(15)는 길이방향으로 크기가 확장될 것이다. 반면에, 길이방향 선단(25)에 의해 형성된 브릿지(15)의 측면, 즉 원주방향 슬릿(45)에 가장 가까운 브릿지(15)의 측면은, 화살표(O, P)로 각각 표시된 바와 같이, 서로 쪽으로 대향하는 2개의 길이방향 힘, 즉 부분(8)으로부터 브릿지(15)의 중심 쪽을 향하는 힘과 부분(10)으로부터 브릿지(15)의 중심 쪽을 향하는 힘을 경험하게 될 것이다. 브릿지(15)의 탄성으로 인한 이들 대향하는 힘(O, P)의 영향하에, 그 길이방향 선단(25)에서 브릿지(15)는 길이방향으로 크기가 수축될 것이다. 브릿지(515)에 유사한 효과가 일어난다.
다시, 브릿지(15, 515)는, 원주방향 슬릿(45, 549)이 굽힘 작용 중에 폐쇄될 때 브릿지(15)의 응력은 브릿지(15, 515)가 과도하게 늘어나지 않고 재료가 비가역적으로 손상되지 않게 응력 허용치 내에 남아 있도록, 설계되어야 한다. 예를 들어, 굽힘 가능부(2)가 예컨대 6°(또는 다른 값)의 최대 각도로 구부려지도록 설계되면, 브릿지(15)는 파열되지 않을 수 있다.
도 2a-2b의 나머지 원주방향 슬릿과 길이방향 슬릿에 의해 형성된 굽힘부는 유사한 방식으로 작용한다.
각각의 튜브형 부재(1, 31, 41, 51, 61)에 각각의 원주방향 슬릿(3, 5, 43, 45, 543, 545, 643, 645, 6543, 6545)과, 일측 단부에서 각 원주방향 슬릿(3, 5, 43, 45, 543, 545, 643, 645, 6543, 6545)에 연통 가능하게 연결된 적어도 하나의 길이방향 슬릿(17, 19, 517, 519, 617, 619, 6517, 6519)을 제공함으로써, 각 원주방향 슬릿(3, 5, 43, 45, 543, 545, 643, 645, 6543, 6545)의 개방/폐쇄에 의한 튜브형 부재(1, 31, 41, 51, 61)의 구부림이 아주 용이하게 되고, 각각의 브릿지(15, 515, 615, 6515)에 접촉하는 원주방향 슬릿(3, 5, 43, 45, 543, 545, 643, 645, 6543, 6545)의 단부에서 재료 응력이 감소된다.
또한, 원주방향 스트립(12, 14, 18, 20) 때문에, 튜브형 부재(51, 61)의 비틀림 강성이 향상된다. 즉, 튜브형 부재(51, 61)는 구조를 약화시키고 비틀림 강성을 감소시키는 거의 180°를 따라 연장하는 원주방향 슬릿을 구비하지 않아도, 원주방향으로 보면 부분적으로 겹치는 2개의 원주방향 슬릿이, 튜브형 부재가 구부려질 때 거의 180°를 따라 개방할 수 있는 성능을 튜브형 부재(51, 61)에 제공하게 된다. 원주방향 스트립(12, 14, 18, 20)의 폭과 길이는, 튜브형 부재(51, 61)가 사용된 재료에도 의존하는 원하는 비틀림 강성을 갖도록 선택된다. 또한, 원주방향 스트립(12, 14, 18, 20)의 폭과 두께는 어느 정도의 유연성을 갖지만 굽힘 가능부(2)의 최대 굽힘 동안 그 응력 허용치 내에 남아 있도록 선택된다. 예를 들어, 굽힘 가능부(2)가 예컨대 6°(또는 다른 값)의 최대 각도로 구부려지도록 설계되면, 원주방향 스트립(12, 14, 18, 20)이 파열되지 않을 수 있다.
도 7a-7d는 튜브형 부재(71)의 다른 실시예를 도시한다. 튜브형 부재(71)는 이전 도면들에서 이미 사용된 참조 부호로 표시되고 동일한 특징을 나타내는 여러 특징을 포함한다. 그들의 설명은 여기에서 반복되지 않는다.
여기서, 굽힘 가능부(2)는 만곡된 중간 슬릿(22)을 매개로 길이방향 슬릿(17)에 연통 가능하게 연결되는 원주방향 슬릿(3)을 포함한다. 즉, 만곡된 중간 슬릿(22)은 원주방향 슬릿(3)의 단부(7)에 연결된 일단부와, 길이방향 슬릿(17)의 단부에 연결된 타단부를 갖는다.
유사하게, 원주방향 슬릿(5)은 만곡된 중간 슬릿(24)을 매개로 길이방향 슬릿(19)에 연통 가능하게 연결된다. 즉, 만곡된 중간 슬릿(24)은 원주방향 슬릿(5)의 단부(11)에 연결된 일단부와, 길이방향 슬릿(19)의 단부에 연결된 타단부를 갖는다. 길이방향 슬릿(17,19)은 브릿지(15)를 형성한다.
튜브형 부재(71)의 3D 도면인 도 7b에서 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 원주방향 슬릿(5)은 그 단부(313)에서, 원주방향 슬릿(5)을 길이방향 슬릿(319)의 단부에 연결하는 만곡된 중간 슬릿(28)에 연결된다. 또한, 도 7b는, 원주방향 슬릿(3)이 그 단부(39)에서, 원주방향 슬릿(3)을 길이방향 슬릿(317)의 단부에 연결시키는 만곡된 중간 슬릿(26)에 연결되는 것을 도시한다.
길이방향 슬릿(48, 52)은 브릿지(315)를 형성한다. 브릿지(15, 315)는 튜브형 부재(71)에서 원주방향으로 약 180°로 회전된 위치에 놓이는 것이 바람직하다.
바람직하기로, 원주방향 슬릿(3, 5)은 동일한 원주(400; 도 7a-7d에는 도시되지 않음)상에 위치된다.
제2 굽힘 가능부(2')의 원주방향 슬릿(44, 30)의 다른 쌍이 원주방향 슬릿(3, 5)에 인접하면서 길이방향으로 이동되어 있다.
원주방향 슬릿(44)은 만곡된 중간 슬릿(42)을 매개로 길이방향 슬릿(38)에 연통 가능하게 연결된다. 즉, 만곡된 중간 슬릿(42)은 원주방향 슬릿(44)의 일단에 연결된 일단부와, 길이방향 슬릿(38)의 타단에 연결된 타단부를 갖는다.
유사하게, 원주방향 슬릿(30)은 만곡된 중간 슬릿(32)을 매개로 길이방향 슬릿(34)에 연통 가능하게 연결된다. 즉, 만곡된 중간 슬릿(32)은 원주방향 슬릿(30)의 일단에 연결된 일단부와, 길이방향 슬릿(34)의 타단에 연결된 타단부를 갖는다. 길이방향 슬릿(38, 34)은 브릿지(40)를 형성한다. 브릿지(40)는 튜브형 부재(71)에서 브릿지(15)에 대해 원주방향으로 약 90°로 회전된 위치에 놓이는 것이 바람직하다.
도 7b에서 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 원주방향 슬릿(44)은 그 타단부에서, 원주방향 슬릿(44)을 길이방향 슬릿(48)의 단부에 연결하는 만곡된 중간 슬릿(46)에 연결된다. 또한, 도 7b는, 원주방향 슬릿(30)이 그 타단부에서, 원주방향 슬릿(30)을 길이방향 슬릿(52)의 단부에 연결시키는 만곡된 중간 슬릿(54)에 연결되는 것을 도시한다.
길이방향 슬릿(317, 319)은 브릿지(50)를 형성한다. 브릿지(40, 50)는 튜브형 부재(71)에서 원주방향으로 약 180°로 회전된 위치에 놓이는 것이 바람직하다.
원주방향 슬릿(30, 44)은 동일한 원주상에 위치되는 것이 바람직하다.
튜브형 부재(71)에서 슬릿의 기하학적 구조를 적절히 선택함으로써, 슬릿(317, 26, 3, 22, 17, 19, 24, 5, 28, 319)을 가진 제1 굽힘 가능부(2)는 슬릿(38, 42, 44, 46, 48, 52, 54, 30, 32, 34)을 가진 제2 굽힘 가능부(2')에 아주 가까이 위치될 수 있다. 따라서, 불과 수 mm, 예컨대 0.5 내지 3mm 사이의 직경과 30 내지 50mm 사이의 길이를 가진 작은 튜브형 부재에서 90°까지의 큰 굽힘 각도가 달성될 수 있다.
도 7c 및 도 7d는 튜브형 부재(71)의 상이한 측면도들이다.
도 8은 대안적인 브릿지(72, 74)를 갖춘 튜브형 부재(81)의 실시예를 도시한다. 유사한 참조 번호는 다른 도면에서와 동일한 부재를 나타낸다. 도 8은 대안적인 브릿지를 갖춘, 도 5 및 도 6에 도시된 실시예의 측면도이다. 하지만, 도 2a-7d를 참조하여 설명된 바와 같이, 이러한 대안적인 브릿지는 본 발명의 다른 실시예에도 적용될 수 있다.
도 8은 원주방향 슬릿(45)이 길이방향 슬릿(19)에서 종결되는 방법을 도시한다. 여기서, 길이방향 슬릿(19)은 U자 형상을 가질 수 있는 만곡된 슬릿(62)을 매개로 길이방향 슬릿(60)에 연통 가능하게 연결된다. 원주방향 슬릿(43)은 길이방향 슬릿(17)에서 끝난다. 여기서, 길이방향 슬릿(17)은 U자 형상을 가질 수 있는 만곡된 슬릿(58)을 매개로 길이방향 슬릿(56)에 연통 가능하게 연결된다. 따라서, 거울상 대칭의 S자 형상을 가진 브릿지(72)가 존재한다. 물론, 형상은 선택적으로 S자 형상과 동일하게 될 수도 있다. 대안적으로, 형상은 Z자 형상 또는 거울상 대칭의 Z자 형상일 수 있다.
또한, 도 8은 원주방향 슬릿(645)이 길이방향 슬릿(619)에서 종결되는 방법을 도시한다. 여기서, 길이방향 슬릿(619)은 U자 형상을 가질 수 있는 만곡된 슬릿(70)을 매개로 길이방향 슬릿(68)에 연통 가능하게 연결된다. 원주방향 슬릿(643)은 길이방향 슬릿(617)에서 끝난다. 여기서, 길이방향 슬릿(617)은 U자 형상을 가질 수 있는 만곡된 슬릿(66)을 매개로 길이방향 슬릿(64)에 연통 가능하게 연결된다. 따라서, 브릿지(74)가 형성된다. 브릿지(74)의 형상은 브릿지(72)를 참조하여 전술한 형상들 중 임의의 하나를 가질 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같은 대안적인 브릿지를 갖는 튜브형 부재는 단일의 직선형 길이방향 브릿지를 갖는 실시예보다 훨씬 더 큰 굽힘 각도를 갖는 것이 관찰된다. 서로에 대해 90°로 회전되어 위치된 2개의 대안적인 브릿지를 갖고서 4개의 원주방향 슬릿(43, 45, 643, 645)을 가진 튜브형 부재(81)는 약 20°까지, 적어도 15°까지의 굽힘 각도로 구부려질 수 있다. 도 8에 도시된 실시예는 약 40°까지의 굽힘 각도로 구부려질 수 있다. 이 굽힘 각도는 도 2a 내지 도 7d의 실시예들보다 약 2 내지 3배 더 크다.
도 9는, 원주방향 슬릿(43)이 중간 부위(82)를 포함하고 원주방향 슬릿(45)이 중간 부위(80)를 포함하는 튜브형 부재(91)의 실시예를 도시한다. 다른 원주방향 슬릿도 중간 부위를 포함할 수 있다. 유사한 참조 번호는 다른 도면에서와 동일한 부재를 나타낸다. 도 9는 중간 부위를 갖춘, 도 5 및 도 6에 도시된 실시예의 측면도이다. 하지만, 이러한 중간 부위는 도 2a-8을 참조하여 설명된 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에도 적용될 수 있다. 우선, 중간 부위의 구조를 설명한다. 그 후에, 중간 부위의 기능에 대한 설명이 이어진다.
도 9는 원주방향 슬릿(45)이 길이방향 슬릿(19)에서 종결되는 방법을 도시한다. 여기서, 원주방향 슬릿(45)은 U자 형상을 갖는 중간 부위(80)를 포함한다. U자 형상은 밑변에 의해 서로 연결된 2개의 평행한 긴 변을 갖는다. 양쪽 긴 변은 만곡되고, 하나의 긴 변의 만곡 형상이 제1 원의 일부와 일치하는 것이 바람직하다. 제2의 긴 변은 바람직하기로 제2 원의 일부와 일치하는 만곡 형상을 갖는다. 바람직하게는, 제1 원과 제2 원은 공통의 중심점을 가진다. 이는 다음과 같이 구현된다.
중간 부위(80)는 길이방향 슬릿(19)과 단부(513) 사이에 배치된다. 중간 부위(80)는 제1 만곡 슬릿(88)을 매개로 원주방향 슬릿(45)에 연통 가능하게 연결된다. 또한, 중간 부위(80)는 제2 만곡 슬릿(90)을 매개로 원주방향 슬릿(45)에 연통 가능하게 연결된다. 제1 만곡 슬릿(88)은 제2 만곡 슬릿(90)과 동일하거나 상이한 길이를 가질 수 있다. 제1 만곡 슬릿(88)은 제2 만곡 슬릿(90)보다 짧을 수 있다. 제1 만곡 슬릿(88)은 원주방향 슬릿(45)에 있는 제1 단부와 제2 단부 사이에서 연장한다. 제2 만곡 슬릿(90)은 원주방향 슬릿(45)에 있는 제1 단부와 제2 단부 사이에서 연장하고, 제1 만곡 슬릿(88)의 제2 단부는 중간 슬릿(92)을 매개로 제2 만곡 슬릿(90)의 제2 단부에 연통 가능하게 연결된다. 제1 만곡 슬릿(88)과 제2 만곡 슬릿(90)은 브릿지(15)를 향해 만곡된다. 즉, 제1 및 제2 만곡 슬릿의 오목한 측면은 브릿지(15)의 길이방향 슬릿(19)을 향하게 된다.
제1 만곡 슬릿(88)은 그 제1 단부와 제2 단부 사이에서 제1 원을 따라 연장할 수 있으며, 여기서 제1 원은 브릿지(15)의 중심점을 중심으로 하고 브릿지(15)의 중심점으로부터 제1 만곡 슬릿(88)의 단부까지 연장하는 선분의 길이를 반경으로 갖는다. 제1 만곡 슬릿(88)은 그 제1 단부로부터 제1 원형방향으로 제1 원을 따라 그 제2 단부까지 연장할 수 있다.
제2 만곡 슬릿(90)은 그 제1 단부와 제2 단부 사이에서 제2 원을 따라 연장할 수 있으며, 여기서 제2 원은 브릿지(15)의 중심점을 중심으로 하고 브릿지(15)의 중심점으로부터 제2 만곡 슬릿(90)의 단부까지 연장하는 선분의 길이를 반경으로 갖는다. 제2 만곡 슬릿(90)은 그 제1 단부로부터, 제1 만곡 슬릿(88)과 동일한 제1 원형방향으로 제2 원을 따라 그 제2 단부까지 연장할 수 있다.
관찰된 바와 같이, 원주방향 슬릿(43) 또한 중간 부위(82)를 포함할 수 있다. 원주방향 슬릿(43)의 중간 부위(82)도 U자 형상을 가질 수 있다. U자 형상은 밑변에 의해 서로 연결된 2개의 평행한 긴 변을 갖는다. 양쪽 긴 변은 만곡되고, 하나의 긴 변의 만곡 형상이 제3 원의 일부와 일치하는 것이 바람직하다. 제2의 긴 변은 바람직하기로 제4 원의 일부와 일치하는 만곡 형상을 갖는다. 바람직하게는, 제3 원과 제4 원은 공통의 중심점을 가진다. 이는 다음과 같이 구현된다.
중간 부위(82)는 제3 만곡 슬릿(98)을 매개로 원주방향 슬릿(43)에 연통 가능하게 연결된다. 또한, 중간 부위(82)는 제4 만곡 슬릿(100)을 매개로 원주방향 슬릿(43)에 연통 가능하게 연결된다. 제3 만곡 슬릿은 슬릿(43)에 있는 제1 단부와 제2 단부 사이에서 연장한다. 제4 만곡 슬릿(100)은 슬릿(45)에 있는 제1 단부와 제2 단부 사이에서 연장하고, 제3 만곡 슬릿(98)의 제2 단부는 중간 슬릿(102)을 매개로 제4 만곡 슬릿(100)의 제2 단부에 연통 가능하게 연결된다. 제3 만곡 슬릿(98)과 제4 만곡 슬릿(100)은 브릿지(15)를 향해 만곡된다.
제3 만곡 슬릿(98)은 그 제1 단부와 제2 단부 사이에서, 브릿지(15)의 중심점을 중심으로 하고 브릿지(15)의 중심점으로부터 제1 단부까지 연장하는 선분의 길이를 반경으로 갖는 제3 원을 따라 연장할 수 있다. 제3 만곡 슬릿(98)은 그 제1 단부로부터 제2 원형방향으로 제3 원을 따라 그 제2 단부까지 연장할 수 있다.
제4 만곡 슬릿(100)은 그 제1 단부와 제2 단부 사이에서, 브릿지(15)의 중심점을 중심으로 하고 브릿지(15)의 중심점으로부터 제4 만곡 슬릿(100)의 제1 단부까지 연장하는 선분의 길이를 반경으로 갖는 제4 원을 따라 연장할 수 있다. 제4 만곡 슬릿(100)은 그 제1 단부로부터, 제3 만곡 슬릿(98)과 동일한 제2 원형방향으로 제4 원을 따라 그 제2 단부까지 연장할 수 있다.
제1 중간 부위(80)의 제1 및 제2 만곡 슬릿이 연장하는 제1 원형방향과, 제2 중간 부위(82)의 제3 및 제4 만곡 슬릿이 연장하는 제2 원형방향은 반대의 원형방향으로 될 수 있다. 즉, 제1 중간 부위(80)는 제1 원형방향으로 연장하는 제1 핀을 둘러싸는 U자 형상을 형성하고, 제2 중간 부위(82)는 제2 원형방향으로 연장하는 제2 핀을 둘러싸는 U자 형상을 형성한다.
제1 중간 부위(80)의 제1 만곡 슬릿(88)과 제2 중간 부위(82)의 제3 만곡 슬릿(98)은 제1 원과 제3 원이 동일한 원이 되도록 동일한 원(C1)을 따라 반대방향으로 연장할 수 있다. 즉, 브릿지(15)의 중심점으로부터 제1 만곡 슬릿(88)의 제1 단부까지의 거리는 브릿지(15)의 중심점으로부터 제3 만곡 슬릿(98)의 제1 단부까지의 거리와 동일하다.
제1 중간 부위(80)의 제2 만곡 슬릿(90)과 제2 중간 부위(82)의 제4 만곡 슬릿(100)은 제1 원과 제3 원이 동일한 원이 되도록 동일한 원(C2)을 따라 반대방향으로 연장할 수 있다. 즉, 브릿지(15)의 중심점으로부터 제2 만곡 슬릿(90)의 제1 단부까지의 거리는 브릿지(15)의 중심점으로부터 제4 만곡 슬릿(100)의 제1 단부까지의 거리와 동일하다.
또한, 도 9는 원주방향 슬릿(645, 643)이 각각 U자 형상을 갖는 중간 부위(94, 96)를 포함하는 방법을 도시한다. 각각의 중간 부위(94, 96)는 중간 부위(80, 82)를 참조하여 전술한 구조 중 임의의 하나에 따라 설계될 수 있다. 중간 부위(94)는 도 5에 도시된 브릿지(615)와 연관되고, 중간 부위(96)는 도 5에 도시된 브릿지(6515)와 연관된다. 당업자에게는, 바람직하기로 모든 브릿지(15, 515, 615, 6515)가, 중간 부위(80, 82)를 참조하여 도시되고 설명된 것과 같이, 그들 각각의 중심 주위에 원형방향으로 배치된 2개의 중간 부위와 연관되어 있음이 명백하게 될 것이다.
튜브형 부재가 힌지 주위로 구부려질 때 핀이 각 브릿지(15, 515, 615, 6515)의 중심에 의해 형성된 것과 같은 회전 원상에서 만곡되고 배치되기 때문에 핀(80, 82, 94, 96)은 필요 이상의 마찰을 유발하지 않는 것이 관찰된다. 즉, 중간 부위(80, 82, 94, 96)는 자유롭게 움직일 수 있는, 동일하게 만곡된 채널을 형성하는 모양으로 만들어진다.
도 9에 도시된 바와 같이 중간 부위(80, 82, 94, 96)를 갖는 튜브형 부재는 향상된 토크 강성을 갖는 것이 관찰된다. 그 이유는 다음과 같다. 도 4-8의 전술된 실시예에서, 튜브형 부재는 12, 18과 같은 하나 이상의 원주방향 스트립을 갖는데, 이들 스트립은 튜브형 부재가 완전히 연속적인 원주방향 슬릿을 갖지 않게 한다. 이러한 원주방향 스트립은 영구적으로 변형되거나 심지어 파단날 때까지 튜브형 부재를 회전시키려고 하는 사용자에 의해 발생된 토크 힘을 흡수한다. 이들 원주방향 스트립이 지지할 수 있는 최대 장력은 사용자에 의해 가해질 수 있는 최대 허용 회전력을 결정한다.
하지만, 사용자가 도 9의 실시예로 도시된 바와 같은 튜브형 부재를 회전시키려고 할 때, 핀(80, 82, 94, 96)은 하나의 만곡 슬릿(88, 90, 98, 100)의 최대 거리만큼 원주방향으로 운동할 수 있고, 그 후에 더 이상의 원주방향 운동이 차단되게 된다. 원주방향 스트립(12, 18)의 탄성 변형 및 장력은, 중간 부위(80, 82, 94, 96)의 설계에 의해 결정된 것과 같은 특정한 임계치를 절대로 초과하지 못할 것이다.
도 10은 대안적인 브릿지를 갖춘 튜브형 부재(101)의 실시예를 도시한다. 유사한 참조 번호는 다른 도면에서와 동일한 부재를 나타낸다. 도 10은 이러한 대안적인 브릿지를 갖춘, 도 8에 도시된 실시예의 측면도이다. 하지만, 도 2a-7d 및 도 9a-9b를 참조하여 설명된 바와 같이, 이러한 대안적인 브릿지는 본 발명의 다른 실시예에도 적용될 수 있다.
도 10은 원주방향 슬릿(45)을 도시한다. 경사라는 용어는 길이방향과 각도를 형성하는 방향을 나타내기 위해 사용된다.
*여기서, 원주방향 슬릿(45)은 제1 경사 슬릿(110)에서 끝나며, 제1 경사 슬릿(110)은 만곡 슬릿(114)을 매개로 제2 경사 슬릿(112)에 연통 가능하게 연결된다. 제1 경사 슬릿(110), 제2 경사 슬릿(112), 및 만곡 슬릿(114)은 함께 U자 형상을 갖는 것이 바람직한데, 제1 및 제2 경사 슬릿(110, 112)은 각각 U자 형상의 길고 평행한 변을 형성하고 만곡 슬릿(114)은 그 밑변을 형성한다.
원주방향 슬릿(43)은 제3 경사 슬릿(116)에서 끝나며, 제3 경사 슬릿(116)은 만곡 슬릿(120)을 매개로 제4 경사 슬릿(118)에 연통 가능하게 연결된다. 제3 경사 슬릿(116), 제4 경사 슬릿(118), 및 만곡 슬릿(120)은 함께 U자 형상을 갖는 것이 바람직한데, 제3 및 제4 경사 슬릿(116, 118)은 각각 U자 형상의 길고 평행한 변을 형성하고 만곡 슬릿(120)은 그 밑변을 형성한다.
바람직하게는, 양쪽 U자 형상은, 모든 제1, 제2, 제3, 및 제4 경사 슬릿이 평행하게 되면서 제2 경사 슬릿(110)은 제3 경사 슬릿(116), 제4 경사 슬릿(118), 및 만곡 슬릿(120)에 의해 형성된 U자 형상의 중심선상에 위치되고 제4 경사 슬릿(118)은 제1 경사 슬릿(110), 제2 경사 슬릿(112), 및 만곡 슬릿(114)에 의해 형성된 U자 형상의 중심선상에 위치되도록, 갈고리 모양으로 굽은 방위로 배치된다. 대안적으로, 형상은 경사진 Z자 형상 또는 경사지고 거울상 대칭인 Z자 형상으로 될 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같은 대안적인 브릿지를 갖는 튜브형 부재는 길이방향 브릿지를 갖는 실시예보다 훨씬 더 큰 굽힘 각도를 가질 수 있음이 관찰된다. 명백하게 될 바와 같이, 튜브형 부재(101)는 서로에 대해 180°로 회전되어 위치된 2개의 대안적인 브릿지를 갖게 된다. 그 다음에, 튜브형 부재는 이들 2개의 대안적인 브릿지의 중심 주위로 구부려질 수 있다. 브릿지(122)의 중심은 참조 부호 124로 표시되어 있으며, 브릿지(122)의 전체 길이가 브릿지(15, 515, 615, 6515)의 길이보다 훨씬 더 길게, 바람직하게는 2-10배로 형성될 수 있기 때문에, 튜브형 부재를 구부림으로써 생긴 장력은 훨씬 더 긴 길이의 재료에 걸쳐 분배될 것이다.
도 10에 도시된 실시예의 S자 형상은, 튜브형 부재의 원주방향 및 길이방향 모두에 대해 소정의 경사를 갖고서 가능한 상이한 방향으로 연장하는 3개의 부분을 갖는 것으로 생각할 수 있다. 그러므로, 사용자가 튜브형 부재를 회전시키고자 할 때, 이 S자 형상은 일단 경사 슬릿(110, 112, 116, 118)이 함께 완전히 가압되면 원주방향 슬릿(43, 45)의 대향하는 측면에서 튜브형 부재의 부분들의 추가적인 상대 회전에 대한 차단부를 형성한다.
도 11은 도 10의 대안적인 브릿지(122)와 동일한 대안적인 브릿지(118, 170)와, 도 9의 중간 부위(80, 82)와 동일한 중간 부위(150, 152, 154, 156)를 가진 튜브형 부재(111)의 실시예를 도시한 3D 도면이다. 유사한 참조 번호는 다른 도면에서와 동일한 부재를 나타내며, 이들 부재는 그 기능이 도 9에서의 기능과 동일하기 때문에 다시 설명되지 않는다. 도 9 및 도 10을 참조하여 설명한 모든 것이 도 11에 적용될 수 있다.
모든 튜브형 부재(1, 31, 41, 51, 61, 71, 81, 91, 101, 111)에서, 모든 길이방향 슬릿과 경사 슬릿은 그 길이를 따라 동일한 폭을 갖는 직선형 슬릿으로 될 수 있다. 튜브형 부재(71)에서는, 길이방향 슬릿이 만곡된 중간 슬릿과 동일한 폭을 가질 수 있는데, 즉 20% 미만 또는 10% 미만의 폭 편차를 가질 수 있다. 모든 튜브형 부재(1, 31, 41, 51, 61, 71, 81, 91, 101, 111)에서, 원주방향 슬릿은 단부에서보다 중앙에서 예컨대 최대 2배로 더 넓게 될 수 있다. 슬릿만 사용함으로써, 튜브형 부재는 레이저 절단의 결과로서 흐트러진 재료 부분을 남기지 않고 레이저 빔(laser beam)으로 형성될 수 있다.
튜브형 부재(1, 31, 41, 51, 61, 71, 81, 91, 101, 111)는 원통형 튜브일 수 있다. 하지만, 튜브형 부재는 다른 적절한 단면을 가질 수 있다. 예를 들어, 중공의 튜브는 계란형, 타원형 또는 직사각형 단면을 가질 수 있다. 튜브형 부재는, 적어도 힌지가 제공되는 위치에서 중공이다. 튜브형 부재(1, 31, 41, 51, 61, 71, 81, 91, 101, 111)는 외벽을 포함한다. 굽힘 가능부는 외벽에 형성된다.
튜브형 부재(1, 31, 41, 51, 61, 71, 81, 91, 101, 111)는 폴리우레탄, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 다른 생체 적합성 중합체와 같은 적절한 생체 적합성 중합체 재료를 사용하여 형성될 수 있다. 튜브형 부재는 임의의 다른 적절한 재료 및/또는 임의의 다른 적절한 방법으로 제조될 수 있다. 다른 적절한 재료로는 스테인리스강, 코발트-크롬, 니티놀(Nitinol®)과 같은 형상 기억 합금, 플라스틱, 중합체, 복합 재료 또는 다른 경화성 재료(curable material)가 있다.
원주방향 및 길이방향 슬릿은 광화학적 에칭, 딥 프레싱(deep pressing), 치핑 기술(chipping technique)과 같은 임의의 공지된 재료 제거 기술에 의해 형성될 수 있지만, 바람직하게는 레이저 절단으로 형성될 수 있다. 모든 슬릿은 튜브형 부재의 외부 및 내부 모두에 대해 개방된다.
원주방향 슬릿은 예견된 용도에 요구되는 바와 같이 임의의 적절한 길이를 가질 수 있다. 동일한 튜브형 부재에서 원주방향 슬릿은 동일한 길이 또는 상이한 길이를 가질 수 있다. 원주방향 슬릿은 튜브형 부재의 외주의 절반보다 짧은 길이를 갖는다. 바람직하게는, 그 길이는 튜브형 부재의 외주의 25 내지 50% 사이, 더 바람직하게는 30 내지 45% 사이, 가장 바람직하게는 35 내지 40% 사이이다. 원주방향 슬릿은 임의의 적절한 폭을 가질 수 있다. 동일한 튜브형 부재의 원주방향 슬릿은 동일한 폭 또는 상이한 폭을 가질 수 있다. 원주방향의 슬릿은 끝나는 지점 옆에서 더 좁아지고 중심부에서 더 넓어질 수 있다.
또한, 길이방향 슬릿과 경사 슬릿은 예견된 용도에 요구되는 바와 같이 임의의 적절한 길이 및 폭을 가질 수 있다. 튜브형 부재의 길이방향 슬릿과 경사 슬릿은 동일하거나 상이한 길이 및/또는 폭을 가질 수 있다.
튜브형 부재의 길이에 따른 굴곡 및 비틀림 정확도의 변화는 상이한 세그먼트를 성형하는 데에 사용되는 재료의 경도 등급(durometer rating)을 변화시킴으로써 달성될 수 있다. 또한, 튜브형 부재의 유연성은 원주방향 슬릿, 길이방향 슬릿, 및 경사 슬릿의 치수와 위치를 변경함으로써 및/또는 원주방향 슬릿과 방사상 원주 사이의 각도를 변화시킴으로써 달라질 수 있다.
도 12는 로프 이퀄라이저 구조의 개략도로서 그 작동 원리를 설명하기 위한 것이다. 도 12의 로프 이퀄라이저 구조(500)는 회전점의 원점(502), 제1 회전점(504), 및 제2 회전점(506)을 포함하며, 여기서 회전점의 원점(502)은 제1 와이어(508)에 부착되고 제1 와이어(508)는 회전점의 원점(502)으로부터 R방향으로 연장하며, 제1 회전점(504)은 제2 와이어(510)에 부착되고 제2 와이어(510)는 제1 회전점(504)으로부터 S방향으로 연장하며, 제2 회전점(506)은 제3 와이어(512)에 부착되고 제3 와이어(512)는 제2 회전점(506)으로부터 S방향으로 연장하며, R방향과 S방향은 반대방향이다. 회전점의 원점(502), 제1 회전점(504), 및 제2 회전점(506)은 강성 바아(bar; 514)에 의해 연결되고, 강성 바아(514)는 제1 회전점(504)에서 제2 회전점(506)까지 T방향으로 연장되며, T방향과 R방향은 직각방향이고, 회전점의 원점(502)은 강성 바아(514)의 중점이다.
제2 와이어(510)와 제3 와이어(512)는 각각 R방향과 S방향으로 운동할 수 있다. 강성 바아(514)는 회전점의 원점(502) 주위로 회전할 수 있다. 이러한 방식으로, 제2 와이어(510)의 변위운동과 제3 와이어(512)의 변위운동 사이에 차이가 있을 때, 강성 바아(514)는 회전점의 원점(502) 주위로 회전하여 제2 와이어(510)와 제3 와이어(512) 사이의 변위운동 차이를 보상하게 될 것이다. 제2 와이어(510)와 제3 와이어(512)에 가해진 것과 같은 변위 힘이 제1 와이어(508)에 더해진다.
도 12에서는, 제2 와이어(510)가 거리(l1)를 따라 S방향으로 이동되고 제3 와이어(512)가 거리(l2)를 따라 동일한 S방향으로 이동되며 l2 - l1 = Δl일 때, 강성 바아(514)는 제2 와이어(510)와 제3 와이어(512) 사이의 변위 차이(Δl)를 보상하기 위해 회전점의 원점(502) 주위에서 새로운 위치(도 12에서 불연속선으로 도시됨)로 회전한다.
도 13은 이러한 로프 이퀄라이저의 원리가 이용되는 본 발명에 따른 기구의 중간 원통형 부재의 일부의 전개도이다. 이 중간 원통형 부재는 예컨대 유럽 특허 등록 공보 EP 2 273 911 B1호에 기술되고 개시된 바와 같은 외과용 기구와 같이 보다 큰 튜브형 기구의 일부이다. 도 1a 및 도 1b는 종래 기술을 요약한 것으로 전술되어 있다.
도 1b에 도시된 기구의 일부 실시예에서, 작고 유연한 스트립(228, 230)을 훨씬 더 유연하게 할 필요가 있다. 2개(또는 그 이상)의 서브-스트립을 만들기 위해 이들 작고 유연한 스트립(228, 230)을 길이방향으로 분할함으로써 그렇게 할 수 있다.
도 1b에 도시된 기구의 다른 실시예에서, 쉽게 파단되지 않지만 유연성을 잃지 않도록 작고 유연한 스트립(228, 230)을 더 강하게 할 필요가 있다. 2개(또는 그 이상)의 서브-스트립을 만들기 위해 이들 작고 유연한 스트립(228, 230) 각각에 길이방향으로 추가의 작고 유연한 스트립을 부가함으로써 그렇게 할 수 있다.
2개의 서브-스트립은 바람직하게는 기구의 접선방향으로 동일한 폭을 갖는다. 이들 2개의 서브-스트립은, 기구의 접선방향으로 더 넓은 폭을 가진 부분(224)에 다시 부착된다. 실제 기구에서, 부분(224)과 2개의 서브-스트립의 접선방향 단면은 원형부의 형상을 갖는다. 이해할 수 있는 바와 같이, 유럽 특허 등록 공보 EP 2 273 911 B1호에 기술된 바와 같은 기구의 작동 중에, 기구는 2개의 유연한 서브-스트립의 위치에서 기구의 중앙의 길이방향 축 주위로 구부려진다. 대부분의 경우, 이들 2개의 서브-스트립은 대칭되게 구부려지지 않아 서로에 대해 2개의 서브-스트립의 상호적인 길이방향 운동을 야기한다. 이는 2개의 서브-스트립의 상이한 변위를 유발하여 잠재적으로 부분(224)에서 이들 중 하나의 파단을 초래한다. 이를 고려하여, 스트립(228, 230)의 유연성을 더욱 증대시키거나 강도를 더욱 증대시키면서 동시에 이러한 효과를 방지할 필요가 있다.
도 13의 중간 원통형 부재(440)는 제1 강성 단부(260)와 제2 강성 단부(262)를 갖는다. 중간 원통형 부재(440)는 복수의 길이방향 부재(242)에 의해 형성되고, 각각의 길이방향 부재(242)는 3개의 부분(244, 246, 248)과 2개의 연결 부위(250, 454)로 구성된다. 중간 원통형 부재(440)는 3개 이상의 길이방향 부재(242)를 포함하는 것이 바람직하다. 제1 부분(244)은 연결 부위(250)를 통해 제2 부분(246)에 부착된다. 제2 부분(246)은 연결 부위(454)를 통해 제3 부분(248)에 부착된다. 기구(도 1a 참조)의 중간 강성부와 일치하는 제2 부분(246)에서, 인접한 길이방향 부재(242)의 각 쌍은 접선방향으로 서로 접촉할 수 있어, 사실상 각각의 길이방향 부재(242)의 독립적인 길이방향 운동을 허용하기에 충분한 단지 좁은 갭이 그들 사이에 존재한다.
다른 두 부분(244, 248)에서, 각각의 길이방향 부재는 원주방향으로 볼 때 상대적으로 작고 유연한 스트립(254, 256)으로 구성되어, 인접한 스트립의 각 쌍 사이에 실질적인 갭이 존재한다. 스트립(254)은 제1 강성부(260)로부터 제1 연결 부위(250)까지 연장하는 길이방향 슬릿(258)을 갖는다. 따라서, 스트립(254)은 2개의 평행한 서브-스트립(266, 270)을 갖는다. 바람직하게 레이저 절단으로 생성되는 슬릿(258)은, 사용시 서브-스트립(266, 270)이 종종 서로 접촉할 수 있을 정도로 작다. 유사하게, 스트립(256)은 제2 강성부(262)로부터 연결 부위(252)까지 연장하는 길이방향 슬릿(264)을 갖는다. 따라서, 스트립(256)은 2개의 평행한 서브-스트립(268, 272)을 갖는다. 바람직하게 레이저 절단으로 생성되는 슬릿은, 사용시 서브-스트립(268, 272)이 종종 서로 접촉할 수 있을 정도로 작다. 서브-스트립(266, 270)과 서브-스트립(268, 272)의 폭은 동일하게 될 수 있다.
각 스트립(254, 256)에는 복수의 캠(도 13에 도시되지 않음)이 구비될 수 있는데, 캠은 기구의 원주방향으로 연장하고 이웃한 스트립에 대한 갭을 거의 완전히 메우게 되어, 스페이서로 작용하게 된다. 캠은 임의의 형상을 가질 수 있다. 이러한 캠 또는 스페이서의 더 상세한 내용은 유럽 특허 등록 공보 EP 2 273 911 B1호뿐 아니라 국제 특허 공개 공보 WO 2017/082720호에서 찾을 수 있다.
도 13은 연결 부위(250, 454)를 통해 부분(246)에 각각 연결된 2개의 대칭되는 부분(244, 248)을 갖는 실시예를 도시하지만, 중간 원통형 부재(440)는 제2 연결 부위(454)를 통해 부분(246)에 연결된 단지 하나의 부분(248)을 가질 수 있다.
또한, 중간 원통형 부재(440)는 연결 부위(452, 284)를 포함하며, 연결 부위(284)는 부분(246)을 부분(244)에 연결하고 연결 부위(452)는 부분(246)을 부분(248)에 연결한다. 연결 부위(454)가 상세히 설명된다.
중간 원통형 부재(440)는 연결 부위(454)에 부분(246)을 부착하는 브릿지(414)를 포함한다. 브릿지(414)는 부분(246)과 연결 부위(454) 중 적어도 하나에서 길이방향으로 연장하는 2개의 길이방향 슬릿(410, 412)에 의해 형성된다.
연결 부위(454)는 반달 모양을 갖고서 만곡된 서브-스트립(490, 492)에 의해 둘러싸인 개구부(476)를 포함한다. 개구부(476)의 볼록한 측면은 부분(248)을 향하고 있으며, 길이방향 슬릿(264)은 그 볼록한 측면의 중간부에서 개구부(476)에 연통 가능하게 연결된다. 개구부(476)는 길이방향에 직각이면서 개구부(476)의 오목한 측면을 향한 직선면에 의해 더욱 한정된다. 또한, 연결 부위(454)는, 부분(246)의 방향으로 개구부(476)의 직선면의 각 끝에서 길이방향으로 각각 연장하고 만곡된 서브-스트립(490, 492)에 의해 일측이 각각 둘러싸인 슬릿(402, 404)을 포함한다. 연결 부위(454)는 원주방향으로 연장하는 추가의 원주방향 슬릿(406, 408)과, 길이방향으로 연장하는 양쪽의 길이방향 슬릿(410, 412)을 포함한다. 원주방향 슬릿(406, 408)은 그 단부 중 하나가 길이방향 슬릿(410, 412)에, 그리고 단부 중 다른 하나가 인접한 부분(246)들 사이에 존재하는 갭에 각각 연통 가능하게 연결된다. 길이방향 슬릿(410, 412)이 부분(246)과 연결 부위(454) 모두에서 연장할 때, 바람직하기로 원주방향 슬릿(406, 408)은 각각 그 중간부에서 끝난다.
슬릿(410, 412)의 측면은 길이방향으로 연장하는 브릿지(414)의 경계를 형성한다. 슬릿들(410, 412) 사이의 거리는 슬릿들(402, 404) 사이의 거리보다 작다. 또한, 슬릿(410, 412)은 브릿지(416, 418)를 형성하도록 슬릿(402, 404)과 길이방향에서 부분적으로 평행하다. 즉, 슬릿(402)과 슬릿(410)은 브릿지(416)의 측면을 형성하는 한편, 슬릿(404)과 슬릿(412)은 브릿지(418)의 측면을 형성한다.
또한, 도 13의 구조도 도 12에 도시된 것과 유사한 로프 이퀄라이저로 작용한다. 도 13의 구조에 브릿지(414)를 제공함으로써, 기구의 접선방향으로 연결 부위(454)에 대한 부분(246)의 부착부의 유연성이 향상된다. 도 13의 브릿지(414)의 중심은 도 12의 회전점의 원점(502)으로 작용하며, 제1 회전점(504)은 만곡된 서브-스트립(490)에 연결되고 슬릿(402)을 둘러싸는 직선부에 위치하며, 제2 회전점(506)은 만곡된 서브-스트립(492)에 연결되고 슬릿(404)을 둘러싸는 직선부에 위치하여, 서브-스트립(268)과 서브-스트립(272) 사이의 변위운동에 차이가 있을 때, 연결 부위(454)의 로프 이퀄라이저 구조는 브릿지(414)의 중심 주위로 회전하고 서브-스트립(268)과 서브-스트립(272) 사이의 변위 차이를 보상한다. 바람직하게는, 제1 회전점(504)과 제2 회전점(506)은 가능한 한 브릿지(414)의 중심에 대해 폐쇄된 상기 직선부들에 위치된다.
연결 부위(452)는 연결 부위(454)를 참조하여 설명된 것과 유사한 방식으로 작용한다. 또한, 중간 원통형 부재(440)는 부분(246)과 부분(242) 사이에 유사한 연결 부위(250, 284)를 가질 수 있다.
도 14는 도 13에 따른 일 실시예의 3D 도면이다. 유사한 참조 번호는 도 13에서와 동일한 부재를 나타낸다. 도 13과 관련하여 설명된 모든 것이 도 14에 적용된다. 중간 원통형 부재(440)는 도 13과 관련하여 설명된 것과 같은 8개의 연결 부위(454)를 포함한다. 또한, 도 14는 국제 특허 공개 공보 WO 2017/082720호에 상세히 설명된 바와 같은 M자 형상의 스페이서를 도시한다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 스페이서(554, 556, 574, 576)를 포함하는 중간 원통형 부재(540)의 일부의 전개도이다. 도 15의 스페이서는 도 14의 스페이서와 동일한 기능을 갖는다. 하지만, 도 15의 스페이서는 형상과, 중간 원통형 부재(540)로 절단되는 방식 모두에서 도 14의 스페이서와 상이하다. 도 15에서 볼 수 있는 바와 같이, 스페이서(554, 556, 574, 576)는 U자의 다리 중 하나가 다른 것보다 짧은 U자 형상을 갖는 한편, 도 14의 스페이서는 M자 형상을 갖는다. 또한, 도 15의 스페이서는 재료에서 얇은 슬릿을 절단함으로써 중간 원통형 부재(540)에 형성된다. 이러한 방식으로 제조 공정은, U자 형상으로 절단된 후 흐트러진 재료가 그 자체로 사라지게 되기 때문에 매우 효율적이다.
도 16의 중간 원통형 부재(540)는 길이방향 부재(542, 544, 678, 680)를 포함한다. 중간 원통형 부재(540)는 길이방향 슬릿(546, 548, 550, 552)을 더 포함한다. 길이방향 슬릿(548)과 길이방향 슬릿(550)은 길이방향 부재(542)의 측면을 형성한다. 길이방향 슬릿(548)과 길이방향 슬릿(552)은 길이방향 부재(544)의 측면을 형성한다. 길이방향 슬릿(548)은 길이방향 부재(678)의 일측면을 형성한다.
길이방향 부재(542, 678)는 스페이서(554, 556)에 의해 분리된다. 스페이서(554)는 원주방향 슬릿(558), 길이방향 슬릿(560), 및 원주방향 슬릿(562)에 의해 형성되고, 원주방향 슬릿(558)은 길이방향 슬릿(550)으로부터 원주방향(X)으로 길이방향 부재(678)를 향해 연장하며, 원주방향 슬릿(558)은 길이방향 슬릿(550)에 연통 가능하게 연결된다. 길이방향 슬릿(560)은 원주방향 슬릿(558)에 연통 가능하게 연결되고 원주방향 슬릿(558)으로부터 길이방향(Y)으로 연장한다. 원주방향 슬릿(562)은 길이방향 슬릿(560)에 연통 가능하게 연결되고 길이방향 슬릿(560)으로부터 원주방향(X)에 반대되는 원주방향으로 제2 길이방향 슬릿(550)을 향해 연장한다. 원주방향 슬릿(562)은 제2 길이방향 슬릿에 연결되지 않아, 브릿지(564)가 원주방향 슬릿(562)의 단부와 제2 길이방향 슬릿(550) 사이에 형성된다. 스페이서(554)의 길이방향 슬릿(560)과 제2 길이방향 슬릿(550) 사이의 거리는, 인접한 길이방향 부재(544)를 형성하는 제1 길이방향 슬릿(548)과 길이방향 슬릿(560) 사이의 거리보다 더 큰 것이 바람직하다. 스페이서(554)의 길이방향 슬릿(560)과 제2 길이방향 슬릿(550) 사이의 거리는, 인접한 길이방향 부재(544)를 형성하는 제1 길이방향 슬릿(548)과 길이방향 슬릿(560) 사이의 거리의 적어도 1.5배일 수 있다.
스페이서의 원주방향 슬릿(558)은 원주방향 슬릿(562)보다 1.5배 더 길게 될 수 있다. 길이방향 슬릿(560)은 원주방향 슬릿(558)보다 0.5-10배 더 길게 될 수 있다.
중간 원통형 부재(540)는 임의의 개수의 스페이서를 가질 수 있다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 대안적인 스페이서(644, 646, 674, 676)를 포함하는 중간 원통형 부재(640)의 일부의 전개도이다. 유사한 참조 번호는 도 15에서와 동일한 부재를 나타낸다.
도 15의 실시예의 스페이서와 도 16의 실시예의 대안적인 스페이서 사이의 주요 차이점은, 도 16의 실시예의 대안적인 스페이서가 역U자 형상의 슬릿(680)에 의해 더 형성되고, 역U자 형상의 슬릿(680)은 역U자 형상의 슬릿(680)의 다리 중 하나의 단부에서 원주방향 슬릿(562)에 연통 가능하게 연결된다는 점이다. 역U자 형상의 슬릿(680)은, 역U자 형상의 다른 다리의 단부가 길이방향 슬릿(560)을 향하고 역U자 형상의 볼록한 측면이 제2 길이방향 슬릿(550)을 향하도록 방위를 갖는다.
도 17은 도 16에 따른 실시예의 3D 도면이다. 유사한 참조 번호는 도 15-16에서와 동일한 부재를 나타낸다. 도 16과 관련하여 설명된 모든 것이 도 17에 적용된다. 중간 원통형 부재(640)는 도 16과 관련하여 기술된 것과 같은 스페이서에 의해 분리된 8개의 길이방향 부재를 포함한다.
모든 중간 원통형 부재(242, 440, 540, 640)에서, 모든 길이방향 슬릿은 그 길이를 따라 동일한 폭을 갖는 직선형 슬릿으로 될 수 있다. 중간 원통형 부재(640)에서는, 길이방향 슬릿과 원주방향 슬릿이 U자 형상의 슬릿과 동일한 폭을 가질 수 있는데, 즉 20% 미만 또는 10% 미만의 폭 편차를 가질 수 있다. 중간 원통형 부재(242, 440)에서, 원주방향 슬릿은 그 단부 중 하나의 단부에서보다 다른 단부에서 예컨대 최대 2배로 더 넓게 될 수 있다. 슬릿만 사용함으로써, 중간 원통형 부재(242, 440, 540, 640)는 레이저 절단의 결과로서 흐트러진 재료 부분을 남기지 않고 레이저 빔으로 형성될 수 있다.
중간 원통형 부재(242, 440, 540, 640)는 원통형 부재일 수 있다. 하지만, 중간 원통형 부재는 다른 적절한 단면을 가질 수 있다. 예를 들어, 중간 원통형 부재는 계란형, 타원형 또는 직사각형 단면을 가질 수 있다. 중간 원통형 부재는 완전히 또는 부분적으로 중공으로 될 수 있다. 중간 원통형 부재(242, 440, 540, 640)는 외벽을 포함한다.
중간 원통형 부재(242, 440, 540, 640)는 폴리우레탄, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 다른 생체 적합성 중합체와 같은 적절한 생체 적합성 중합체 재료를 사용하여 형성될 수 있다. 중간 원통형 부재(242, 440, 540, 640)는 임의의 다른 적절한 재료 및/또는 임의의 다른 적절한 방법으로 제조될 수 있다. 다른 적절한 재료로는 스테인리스강, 코발트-크롬, 니티놀과 같은 형상 기억 합금, 플라스틱, 중합체, 복합 재료 또는 다른 경화성 재료가 있다.
원주방향 슬릿, 길이방향 슬릿, 및 U자 형상의 슬릿은 광화학적 에칭, 딥 프레싱, 치핑 기술과 같은 임의의 공지된 재료 제거 기술에 의해 형성될 수 있지만, 바람직하게는 레이저 절단으로 형성될 수 있다. 모든 슬릿은 중간 원통형 부재의 외부 및 내부 모두에 대해 개방된다.
길이방향 슬릿, 원주방향 슬릿, 및 U자 형상의 슬릿은 예견된 용도에 요구되는 바와 같이 임의의 적절한 길이 및 폭을 가질 수 있다. 중간 원통형 부재의 길이방향 슬릿, 원주방향 슬릿, 및 U자 형상의 슬릿은 동일하거나 상이한 길이 및/또는 폭을 가질 수 있다.
본 명세서에 기재된 예 및 실시예는 본 발명을 제한하기보다는 설명하기 위한 것이다. 당업자라면 청구범위의 범주로부터 벗어나지 않고 대안적인 실시예를 설계할 수 있을 것이다. 청구범위에서 괄호 안에 기재된 참조 부호는 청구범위의 범주를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 청구범위 또는 설명에서 별도의 개체로 설명된 물품은 설명된 물품의 특징을 결합한 단일 또는 복수의 하드웨어 물품으로 구현될 수 있다.
본 발명은 첨부된 청구범위 및 그 기술적 등가물에 의해서만 제한된다는 것을 이해해야 한다. 이 문서 및 그 청구범위에서, 동사 "포함하다" 및 그 동사 활용형은 비한정적인 의미로 사용되며, 특별히 언급되지 않은 물품을 배제하지 않고 단어 뒤에 오는 물품이 포함됨을 의미한다. 또한, 부정관사 "a" 또는 "an"에 의한 하나의 부재에 대한 언급은, 문맥상 하나와 부재들 중 하나만 있는 것이 분명히 요구되는 경우를 제외하고, 하나 이상의 부재가 존재할 가능성을 배제하지 않는다. 따라서 부정관사 "a" 또는 "an"은 통상 "적어도 하나"를 의미한다.

Claims (14)

  1. 제1 단부(260), 제2 단부(262), 및 복수의 길이방향 부재(242)를 포함하는 원통형 부재(440)로서, 상기 복수의 길이방향 부재(242) 각각은 상기 원통부재의 길이방향으로 연장하고, 적어도 하나의 길이방향 부재(242)는 제1 부분(248), 제2 부분(246), 및 연결 부위(454)를 포함하며, 상기 연결 부위(454)는 상기 제1 부분(248)과 상기 제2 부분(246)을 연결하고, 상기 제1 부분(248)은 상기 원통부재의 길이방향에서 볼 때 상기 제2 부분(246)보다 작으며, 상기 제1 부분(248)에서 상기 길이방향 부재(242)는 상기 길이방향으로 연장한 길이방향 스트립(256)을 포함하고, 상기 길이방향 스트립(256)은, 상기 길이방향으로 연장하고 상기 길이방향 스트립(256)을 2개의 평행하면서 길이방향으로 연장한 서브-스트립(268, 272)으로 분할하는 길이방향 슬릿(264)을 포함하고, 상기 연결 부위(454)는 브릿지(414), 제1 와이어 및 제2 와이어를 포함한 로프 이퀄라이저 구조(rope equalizer structure)를 포함하고, 상기 제1 와이어는 상기 2개의 평행한 서브-스트립(268, 272) 중 하나에 연결되고 상기 제2 와이어는 상기 2개의 평행한 서브-스트립(268, 272) 중 다른 하나에 연결되며, 상기 브릿지는 상기 제2 부분(246)을 상기 제1 와이어 및 상기 제2 와이어에 연결하고, 상기 로프 이퀄라이저 구조는 제1 회전점, 제2 회전점, 및 제3 회전점을 포함하고, 상기 제1 회전점은 상기 브릿지(414)에 위치되며, 상기 제2 회전점은 상기 제1 와이어에 위치되고, 상기 제3 회전점은 상기 제2 와이어에 위치되어, 상기 제1 와이어와 상기 제2 와이어 사이에 길이방향의 변위 차이가 있을 때, 상기 로프 이퀄라이저 구조는 상기 제1 와이어와 상기 제2 와이어 사이의 길이방향의 변위 차이를 보상하기 위해 상기 제1 회전점 주위로 회전하는 원통형 부재.
  2. 제1항에 있어서, 상기 연결 부위(454)는 2개의 만곡된 형상의 스트립(490, 492)을 더 포함하고, 상기 2개의 만곡된 형상의 스트립(490, 492)은 개구부(476)를 둘러싸고, 상기 개구부(476)는 상기 길이방향 슬릿(264)에 연통 가능하게 연결되고, 상기 브릿지(414)는 상기 제2 부분(246) 및 상기 2개의 만곡된 형상의 스트립(490, 492)에 연결되며, 상기 2개의 만곡된 형상의 스트립(490, 492)은 상기 2개의 평행한 서브-스트립(268, 272)에 각각 연결되고, 상기 2개의 만곡된 형상의 스트립(490, 492)의 오목한 측면은 상기 개구부(476)를 둘러싸면서 서로 마주보게 배치되어, 상기 2개의 만곡된 형상의 스트립(490, 492)은 상기 개구부(476)의 측면을 형성하는 원통형 부재.
  3. 제2항에 있어서, 상기 개구부(476)는 반달 모양을 포함하고, 상기 개구부의 반달 모양의 볼록한 측면은 상기 제1 부분(248)을 향하게 되어 상기 길이방향 슬릿(264)은 볼록한 측면에서 상기 개구부에 연통 가능하게 연결되고, 상기 개구부는 길이방향에 직각인 직선면에 의해 더 한정되며, 상기 직선면은 상기 개구부의 오목한 측면을 향하고 있는 원통형 부재.
  4. 제3항에 있어서, 상기 연결 부위(454)는 제1 슬릿(402)과 제2 슬릿(404)을 더 포함하고, 상기 제1 슬릿(402)과 상기 제2 슬릿(404)은 상기 개구부의 직선면의 각 끝에서부터 상기 제2 부분(246)을 향해 길이방향으로 각각 연장하는 원통형 부재.
  5. 제4항에 있어서, 2개의 길이방향 슬릿(410, 412)을 더 포함하고, 상기 2개의 길이방향 슬릿(410, 412)은 상기 제2 부분(246)과 상기 연결 부위(452) 중 적어도 하나에서 길이방향으로 연장하여, 2개의 길이방향 슬릿(410, 412)의 측면이 상기 브릿지(414)의 경계를 형성하는 원통형 부재.
  6. 제5항에 있어서, 상기 연결 부위(452)는 2개의 원주방향 슬릿(406, 408)을 더 포함하고, 상기 2개의 원주방향 슬릿(406, 408)은 원주방향으로 연장되고, 그 단부 중 하나는 길이방향 슬릿(410, 412)에, 그리고 단부 중 다른 하나는 인접한 2개의 제2 부분(246) 사이에 존재하는 갭에 연통 가능하게 각각 연결되는 원통형 부재.
  7. 제1항에 있어서, 상기 원통형 부재는 8개의 길이방향 부재(242)를 갖는 원통형 부재.
  8. 제1항에 있어서, 상기 브릿지(414)의 폭은 상기 스트립(256)의 폭의 1.5-2.5배의 범위 내에 있는 원통형 부재.
  9. 제1항에 있어서, 상기 2개의 평행한 서브-스트립(268, 272)은 동일한 폭을 갖는 원통형 부재.
  10. 제1항에 있어서, 상기 원통형 부재는 원형, 계란형, 타원형, 및 직사각형 단면 중 하나를 갖는 원통형 부재.
  11. 제1항에 있어서, 폴리우레탄, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌을 포함한 생체 적합성 중합체 재료; 스테인리스강; 코발트-크롬; 형상 기억 합금; 니티놀(Nitinol®); 플라스틱; 중합체; 복합 재료; 또는 경화성 재료 중 적어도 하나로 제조된 원통형 부재.
  12. 제6항에 있어서, 상기 길이방향 슬릿(264), 상기 제1 슬릿(402), 상기 제2 슬릿(404), 상기 2개의 길이방향 슬릿(410, 412), 및 상기 2개의 원주방향 슬릿(406, 408)은 광화학적 에칭, 딥 프레싱, 치핑 기술, 및 레이저 절단 중 적어도 하나를 포함하는 재료 제거 기술로 생성되는 원통형 부재.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 원통형 부재를 포함하는 의료용 기구.
  14. 제13항에 있어서, 조향 가능한 원위 단부, 및 상기 조향 가능한 단부를 작동시키도록 된 근위 단부를 포함하는 의료용 기구.
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