KR20240017079A - 내시경적 또는 침습적 적용을 위한 조향가능한 기구 - Google Patents
내시경적 또는 침습적 적용을 위한 조향가능한 기구 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20240017079A KR20240017079A KR1020247000513A KR20247000513A KR20240017079A KR 20240017079 A KR20240017079 A KR 20240017079A KR 1020247000513 A KR1020247000513 A KR 1020247000513A KR 20247000513 A KR20247000513 A KR 20247000513A KR 20240017079 A KR20240017079 A KR 20240017079A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- steering
- section
- steering wire
- tube
- length compensation
- Prior art date
Links
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 99
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 50
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 49
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 46
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 14
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 13
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 13
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 12
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 8
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 4
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 32
- 239000000463 material Substances 0.000 description 30
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 26
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 22
- 230000008569 process Effects 0.000 description 19
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 14
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 14
- CNQCVBJFEGMYDW-UHFFFAOYSA-N lawrencium atom Chemical compound [Lr] CNQCVBJFEGMYDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 230000006870 function Effects 0.000 description 12
- 238000003698 laser cutting Methods 0.000 description 9
- ORQBXQOJMQIAOY-UHFFFAOYSA-N nobelium Chemical compound [No] ORQBXQOJMQIAOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 9
- 210000002429 large intestine Anatomy 0.000 description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 210000002784 stomach Anatomy 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 4
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 4
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 description 3
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 3
- 210000003238 esophagus Anatomy 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 3
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 3
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 3
- 210000004872 soft tissue Anatomy 0.000 description 3
- 238000011477 surgical intervention Methods 0.000 description 3
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 2
- 210000000621 bronchi Anatomy 0.000 description 2
- 238000002052 colonoscopy Methods 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 2
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 2
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 2
- 229910001000 nickel titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- HLXZNVUGXRDIFK-UHFFFAOYSA-N nickel titanium Chemical compound [Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni] HLXZNVUGXRDIFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 2
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 230000002685 pulmonary effect Effects 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000684 Cobalt-chrome Inorganic materials 0.000 description 1
- 206010058046 Post procedural complication Diseases 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- WAIPAZQMEIHHTJ-UHFFFAOYSA-N [Cr].[Co] Chemical compound [Cr].[Co] WAIPAZQMEIHHTJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 210000000436 anus Anatomy 0.000 description 1
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000788 chromium alloy Substances 0.000 description 1
- 239000010952 cobalt-chrome Substances 0.000 description 1
- 210000001072 colon Anatomy 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000026058 directional locomotion Effects 0.000 description 1
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 238000002575 gastroscopy Methods 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000000968 intestinal effect Effects 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000012768 molten material Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 231100000241 scar Toxicity 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910001285 shape-memory alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 1
- 230000009772 tissue formation Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
- A61B1/00064—Constructional details of the endoscope body
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
- A61B1/005—Flexible endoscopes
- A61B1/0051—Flexible endoscopes with controlled bending of insertion part
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
- A61B1/005—Flexible endoscopes
- A61B1/0051—Flexible endoscopes with controlled bending of insertion part
- A61B1/0055—Constructional details of insertion parts, e.g. vertebral elements
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
- A61B1/005—Flexible endoscopes
- A61B1/0051—Flexible endoscopes with controlled bending of insertion part
- A61B1/0057—Constructional details of force transmission elements, e.g. control wires
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
- A61M25/00—Catheters; Hollow probes
- A61M25/01—Introducing, guiding, advancing, emplacing or holding catheters
- A61M25/0105—Steering means as part of the catheter or advancing means; Markers for positioning
- A61M25/0133—Tip steering devices
- A61M25/0138—Tip steering devices having flexible regions as a result of weakened outer material, e.g. slots, slits, cuts, joints or coils
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
- A61M25/00—Catheters; Hollow probes
- A61M25/01—Introducing, guiding, advancing, emplacing or holding catheters
- A61M25/0105—Steering means as part of the catheter or advancing means; Markers for positioning
- A61M25/0133—Tip steering devices
- A61M25/0147—Tip steering devices with movable mechanical means, e.g. pull wires
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
- A61B17/00234—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets for minimally invasive surgery
- A61B2017/00292—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets for minimally invasive surgery mounted on or guided by flexible, e.g. catheter-like, means
- A61B2017/003—Steerable
- A61B2017/00305—Constructional details of the flexible means
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
- A61B17/00234—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets for minimally invasive surgery
- A61B2017/00292—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets for minimally invasive surgery mounted on or guided by flexible, e.g. catheter-like, means
- A61B2017/003—Steerable
- A61B2017/00305—Constructional details of the flexible means
- A61B2017/00309—Cut-outs or slits
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
- A61B17/00234—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets for minimally invasive surgery
- A61B2017/00292—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets for minimally invasive surgery mounted on or guided by flexible, e.g. catheter-like, means
- A61B2017/003—Steerable
- A61B2017/00318—Steering mechanisms
- A61B2017/00323—Cables or rods
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Surgery (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Public Health (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Pulmonology (AREA)
- Anesthesiology (AREA)
- Hematology (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Endoscopes (AREA)
Abstract
원통형 기구는 제1 튜브(1601; 1619); 상기 제1 튜브(1601; 1619)를 둘러싸는 제2 튜브(1620), 및 상기 제2 튜브(1620)를 둘러싸는 제3 튜브(1602; 1621)를 갖는다. 상기 기구는 적어도 하나의 편향가능한 팁 섹션(1613), 조향 섹션(1618), 팁 섹션(1613)과 조향 섹션(1618) 사이의 가요성 본체 섹션(1615), 길이 보상 섹션(1617), 및 팁 섹션(1613)이 하나 이상의 조향 와이어(16(i))를 원통형 기구의 길이방향으로 이동시킴으로써 편향될 수 있도록 조향 섹션(1618)으로부터 팁 섹션(1613)으로 연장되는 하나 이상의 조향 와이어(16(i))를 갖는다. 상기 원통형 기구는 상기 길이 보상 섹션(1617) 내부의 각각의 조향 와이어(16(i))에 대한 보우덴 케이블 배열체를 가지며, 각각의 보우덴 케이블 배열체는 조향 와이어 안내부에 의해 둘러싸인 조향 와이어(16(i))를 갖는다. 상기 조향 와이어(16(i)) 및 상기 조향 와이어 안내부는 제1 튜브(1619), 제2 튜브(1620), 또는 제3 튜브(1621)의 일부분이다.
Description
본 발명은 수술에서와 같은 내시경적(endoscopic) 및/또는 침습적(invasive) 유형의 적용을 위한 조향가능한 기구에 관한 것이다. 본 발명에 따른 조향가능한 기구는 의료 및 비의료 적용 모두에서 사용될 수 있다. 후자의 예는 도달하기 어려운 위치에서의 기계적 및/또는 전자 하드웨어의 검사 및/또는 수리를 포함한다. 따라서, 내시경적 적용 또는 침습적 기구와 같은 하기의 기재에서 사용되는 용어는 광범위하게 해석되어야 한다.
목표 영역을 노출시키기 위해 큰 절개를 필요로 하는 수술 개입을 최소 침습 수술 개입으로 변환, 즉 목표 영역에 대한 액세스를 확립하기 위해 자연적인 오리피스 또는 작은 절개만을 필요로 하는 것은 잘 알려져 있고 진행 중인 공정이다. 최소 침습 수술 개입을 수행함에 있어서, 의사와 같은 조작자는, 침습 기구를 그 신체의 액세스 포트를 통해 인간 또는 동물의 신체 내로 도입 및 안내하도록 배열된 액세스 디바이스를 필요로 한다. 흉터 조직 형성 및 인간 또는 동물 환자의 통증을 감소시키기 위해, 액세스 포트는 바람직하게는 피부 및 기저 조직에서의 단일 작은 절개에 의해 제공된다. 일부 적용들에서, 신체의 자연적인 오리피스가 입구로서 사용될 수 있다. 나아가, 액세스 디바이스는 바람직하게 조작자가 침습 기구가 제공하는 하나 이상의 자유도를 제어할 수 있게 한다. 이러한 방식으로, 조작자는 사용된 기구들의 충돌 위험이 감소된 인체공학적이고 정확한 방식으로 인간 또는 동물의 신체 내의 목표 영역에서 요구되는 동작을 수행할 수 있다.
수술 침습 기구 및 내시경은 당해 기술분야에 잘 알려져 있다. 침습 기구 및 내시경 모두는 그 네비게이션 및 조향 능력들을 향상시키는 조향가능한 튜브를 포함할 수 있다. 이러한 조향가능한 튜브는 적어도 하나의 가요성 구역을 포함하는 근위 단부, 적어도 하나의 가요성 구역을 포함하는 원위 단부, 및 중간 부분을 포함할 수 있고, 여기서 조향가능한 튜브는 중간 부분에 대해 근위 단부의 적어도 일부의 편향을 원위 단부의 적어도 일부의 관련 편향으로 변환하도록 적응된 조향 배열을 더 포함한다. 대안적으로, 원위 가요성 구역은 조향가능한 기구의 근위 단부에 배치된 로봇 기구에 의해 조향될 수 있다.
조향가능한 침습 기구는 튜브를 조향하기 위한 및/또는 조향가능한 튜브의 원위 단부에 배치된 도구를 조작하기 위한 핸들을 포함할 수 있다. 그러한 도구는 예를 들어, 카메라, 수동 조작기, 예를 들어, 한 쌍의 가위, 집게, 또는 에너지원, 예를 들어, 전기, 초음파 또는 광학 에너지원을 사용하는 조작기일 수 있다.
또한, 그러한 조향가능한 튜브는 튜브의 근위 및 원위 단부 내의 가요성 구역의 개수 및 조향 배열체의 조향 부재의 원하는 구현에 따라 외부 원통형 요소, 내부 원통형 요소 및 하나 이상의 중간 원통형 요소를 포함하는 다수의 동축 배열된 원통형 요소를 포함할 수 있고, 즉 모든 조향 부재들은 단일 중간 원통형 요소 내에 배열될 수 있거나 또는 조향 부재들은 상이한 세트들로 분할될 수 있고 각각의 세트의 조향 부재들은 적어도 부분적으로 상이하거나 동일한 중간 원통형 요소 내에 배열된다. 대부분의 종래기술 장치에서, 조향 배열체는 예를 들어, 조향 부재로서 1mm 미만의 직경을 갖는 종래의 조향 케이블을 포함하며, 여기서 조향 케이블은 튜브의 근위 및 원위 단부에서 관련된 가요성 구역들 사이에 배열된다. 대신에, 볼 형상의 조향 유닛 또는 로봇 구동 조향 유닛과 같은, 근위 단부에서의 다른 조향 유닛이 적용될 수 있다.
그러나, 조향 케이블들이 잘 알려진 많은 단점들을 가지므로, 일부 적용들에 대해, 알려진 단점을 피하고 하나 이상의 중간 원통형 요소들의 필수적인 부분들을 형성하는 하나 이상의 세트들의 조향 와이어들에 의해 조향 부재들을 구현하기를 원할 수 있다. 조향 와이어를 포함하는 각각의 중간 원통형 요소들은 사출 성형 또는 도금과 같은 적합한 재료 부가 기술을 사용하거나, 튜브로부터 시작하여 이어서 레이저 절단, 광화학 에칭, 딥 프레스, 드릴링 또는 밀링과 같은 종래의 칩핑 기술들 또는 고압 워터 제트 절단 시스템들과 같은 종래의 재료 제거 기술을 사용함으로써 제조될 수 있다. 그러한 방식으로 제조된 조향 와이어는, 그 다음, 튜브 재료로부터 발생하는 길이방향 스트립으로서 구현되고, 당김/푸싱 와이어들로서 사용될 수 있다. 전술된 재료 제거 기술 중에서, 레이저 절단은 합리적인 경제 조건 하에서 매우 정확하고 깨끗한 재료 제거를 허용하기 때문에 매우 유리하다.
내부 및 외부 원통형 요소는 또한 튜브로부터 제조될 수 있다. 이들 튜브는 기구의 원위 단부, 및 가능하게 근위 단부도 굴곡가능한 위치에서 가요성이어야 한다. 기구가 가요성이어야 하는 다른 위치에서도, 내부 및 외부 원통형 요소는 가요성이어야 한다. 이는 내부 및 외부 원통형 요소에 이들 가요성 위치에 힌지를 제공함으로써 구현될 수 있다. 이러한 힌지는 튜브 내의 미리 결정된 패턴을 (레이저) 절단함으로써 발생할 수 있다. 많은 상이한 패턴이 종래기술로부터 공지되어 있다. 어느 패턴을 사용할 것인지는, 이에 제한되지 않지만, 요구된 굴곡 각도, 굴곡 유연성, 길이방향 강성 및 반경방향 강성을 포함하는 관련 위치에서의 설계 요건에 의존한다.
전술한 조향가능한 튜브의 설계 및 제작 및 그 조향 장치에 관한 추가적인 세부사항은 예를 들어 출원인의 WO 2009/112060 A1호, WO 2009/127236 A1호, US 13/160,949호 및 US 13/548,935호에 기재되어 있으며, 이들 모두는 본원에 전반적으로 참조되어 있다.
예를 들어 조향가능한 팁을 갖는 가요성 내시경 기구로부터 공지된 바와 같이, 가요성 침습 조향가능한 기구는 조향가능한 팁 제어와 관련하여 성능 결함을 나타낼 수 있다. 그러한 가요성 기구가 내시경 또는 자연적 본체 내강 중 어느 하나의 곡선 채널을 통해 본체 내로 삽입될 때, 기구의 굴곡은 길이방향 팁 조향 요소의 변위를 야기한다. 종래에 제작된 기구에서 조향 요소, 예를 들어 와이어는 핸들과 같은 조향 장치에, 근위측에서 그리고 원위측에서 조향가능한 팁에 고정되며, 조향 와이어의 이동은 조향 장치의 편향 및 조향가능한 팁의 편향을 초래할 것이다. 이는, 기구가 좁은 곡선의 채널을 통해 전진될 때, 그리고 조향 장치를 고정된 위치에서 유지할 때, 팁이 전진 동안 제어할 수 없게 편향될 것이고, 예를 들어, 좁은 내시경 작업 채널 또는 폐기관지 또는 식도와 같은 연조직 자연체 내강에서 조직을 손상시킬 수 있다는 문제를 야기한다.
다른 문제는 기구가 입구 채널을 통과하고 기구 팁이 목표 작동 부위에 도달했을 때 팁 편향이 더 이상 조향 장치 편향과 일치하지 않는다는 것이다. 따라서 조향 장치의 중립 위치는 조향가능한 팁의 중립 위치를 초래하지 않는다. 이러한 오프셋은 사용자의 눈-손 협응(eye-hand coordination)에 악영향을 미친다.
가요성 조향가능한 기구의 또 다른 문제점은, 본체 전체가 기계적으로 조향가능한 팁처럼 거동하기 때문에, 팁이 조향 요소들과 함께 조향될 때, 본체도 조향 요소에 의해 조향될 것이라는 것이다. 본체와 팁 편향 사이의 편향 비율은 단지 본체와 팁의 굴곡 강성에 의존한다. 본체가 팁의 강성과 관련하여 더 강성할수록, 팁은 더 많이 조향될 것이다. 실제로, 팁은 본체보다 더 유연하지만, 여전히, 팁을 조향하면 또한 본체 편향을 초래할 것이고, 이는 차례에 기구 본체를 일정 곡률로 유지하는 경향이 있는 주변 채널 상에서 측면 힘을 초래할 것이다. 주변 채널이 연체 조직으로 존재하는 경우, 측면 힘이 주변 조직을 손상시킬 수 있기 때문에, 이는 강하게 원하지 않는 기구 동작이다. 또한, 본체 운동은 타겟 부위에서 조향가능한 팁의 포지셔닝을 방해할 수 있고, 정확하고 예측가능한 팁 조향을 더 어렵게 할 수 있다.
기구 본체의 굴곡으로 인한 원치 않는 팁 조향의 문제를 해결하는 이러한 문제에 대한 부분적인 해결책이 WO2014/011049에 기재되어 있다. 이러한 해결책은 조향 와이어가 조향 장치 및 이들 조향 와이어의 단부로부터 분리될 수 있고, 따라서 기구가 곡선 입구 경로를 통해 전진될 때 기구 팁이 자유롭게 움직일 수 있는 기구를 설명한다. 일단 기구 팁이 입구 채널을 통과하고 목표 작동 부위에 있게 되면, 조향 와이어가 조향 장치에 다시 결합되고 이제 기구 팁이 조향될 수 있다. 이러한 해결책의 단점은 기구가 기계적으로 더 복잡하고 더 많은 부품을 제작해야 한다는 것이다. 또 다른 단점은 조작자가 실수할 수 있거나 수행을 잊어버릴 수 있는 곡선 입구 채널을 통과하기 위한 특정 절차를 따라야 한다는 것이다. 또 다른 단점은 차체 조향(측면 힘)의 문제가 여전히 해결되지 않는다는 것이다.
종래기술의 해결책은 특수하게 제작된 튜브, 코일 및 가공된 부품으로 제조되고, 그러한 기구의 조립은 일반적으로 시간 소모적이고 어려운 공정이라는 공통점을 갖는다. 또한, 개별 부품의 공차는 조립체에서 합산되고, 종종 각각의 기구의 개별 교정을 요구하는 예를 들어, 기구 성능에서 광범위한 확산의 원인이 될 수 있다.
본 발명의 목적은 전술한 문제들 중 적어도 하나가 해결되거나 또는 적어도 감소된 내시경적 및/또는 침습적 타입의 적용을 위한 조향가능한 기구를 제공하는 것이다.
이를 위해, 본 발명의 독립적인 관점들은 독립적인 청구항들에 정의되는 반면, 종속적인 청구항들은 유리한 실시예들에 관한 것이다.
일부 실시예들은 보우덴 케이블 배열체(Bowden cable arrangement)를 포함한다.
본 출원에서, "근위" 및 "원위"라는 용어는 조작자, 예를 들어 기구 또는 내시경을 작동시키는 로봇 또는 의사에 대해 정의된다. 예를 들어, 근위 단부는 로봇 또는 의사 근처에 위치하는 부분으로서 그리고 원위 단부는 로봇 또는 의사로부터 거리, 즉 작동 영역에 위치하는 부분으로서 해석되는 것이다.
많은 실시예에서, 본 발명은 이전 해결책들과 동일하고 향상된 성능을 가지지만 훨씬 더 적은 분리 부품들 및 현저히 적은 조립 노력으로 제조되는 기구를 포함한다. 보우덴-케이블 배열체를 포함하여 조향가능한 기구를 구성하기 위한 모든 필요한 요소들은 다수의 튜브들로부터 대체로 사전-조립된 상태로 일체로 제조될 수 있다. 유일하게 남아있는 조립 단계들은 튜브들을 서로 슬라이딩시켜 필요한 장소들에서 튜브들을 서로 부착시키는 것으로 구성된다. 사전-조립된 부품들은 3D 프린팅 또는 도금 기술들과 같은 재료 증착 공정들에 의해 튜브 벽 내에서 제조될 수 있다. 바람직하게는 사전 조립 부품은 고체 벽 금속 또는 플라스틱 튜브(스테인리스강, 코발트 크롬 합금, 니티놀과 같은 초탄성 합금 등)로부터의 재료 제거 공정에 의해 제조될 수 있다. 사용될 수 있는 재료 제거 공정은 예를 들어 종래의 칩핑 공정, 워터 제트 절단, 에칭 및 바람직하게는 레이저 절단 공정이다.
따라서, 본 발명의 상기 실시예들은 그러한 기구들의 제조 비용 및 그에 따라 이러한 기구들이 사용되는 중재의 비용의 상당한 감소를 가능하게 한다. 심지어 이러한 기구들을 한 번만 사용하고 나서 버리는 것이 상업적으로 실행가능하게 된다. 이는 적절히 세척되지 않았거나 재멸균된 사전 사용 기구로 환자를 오염시키거나 감염시킴으로써 10%의 시술 후 합병증의 위험을 갖는 것으로 알려진 사전 사용 및 재멸균 기구 대신 이제 새로운 기구를 사용할 수 있기 때문에 중재의 안전성을 증가시킨다.
그러한 기구의 다른 이점은 미리 조립된 상태에서 부품들을 생산하는 이러한 통합된 방법을 사용함으로써, 그들이 항상 서로 맞고 부품들 사이의 최소한의 플레이가 달성될 수 있다는 것이다. 이는 레이저 절단 공정이 사용될 때 특히 그렇다. 2개의 통합적으로 제조된 부품들 사이의 달성가능한 최소한의 플레이는 사용된 레이저 빔의 폭만큼 낮으며, 이는 0.01 mm만큼 작을 수 있다. 전형적으로 0.01 내지 0.05 mm의 플레이가 쉽게 얻어질 수 있다. 이를 위한 발명에 따른 부품들의 통합 제조는 부품들의 피팅 및 그들 사이의 플레이와 관련하여 매우 정확하여, 기구의 기능적 성능의 개선된 정확성 및 반복성이 보장된다.
본 발명의 추가적인 특징들 및 이점들은 비제한적이고 비배타적인 실시예들에 의해 본 발명의 기술로부터 명백해질 것이다. 이러한 실시예들은 보호 범위를 제한하는 것으로 해석되지 않을 것이다. 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명의 다른 대안들 및 동등한 실시예들이 구상되고 실행으로 감소될 수 있다는 것을 깨달을 것이다. 본 발명의 실시예들은 첨부된 도면들의 도면들을 참조하여 기술될 것이며, 유사한 또는 동일한 참조부호들이 유사한, 동일한 또는 대응하는 부분들을 나타낸다.
도 1은 하나의 굴곡가능한 원위 단부 및 하나의 근위 단부를 갖는 침습 기구 조립체의 개략적인 단면도를 도시하며, 이는 원통형 요소에서 절단된 스트립에 의해 굴곡가능한 원위 단부의 굴곡을 제어한다.
도 2는 도 1의 기구가 제조될 수 있는 3개의 원통형 요소의 개략적인 개요를 도시한다.
도 3a는 도 1 및 도 2의 기구의 중간 원통 요소의 일부를 도시한다.
도 3b는 그러한 기구의 중간 원통 요소의 대안적인 예를 도시한다.
도 4는 예시적인 중간 원통 요소와 상기 중간 원통 요소에 삽입된 내부 원통 요소를 도시한다.
도 5는 2개의 조향가능하고 굴곡가능한 원위 단부 및 2개의 근위 가요성 제어부를 갖는 조향가능한 침습 기구 조립체의 외부도를 도시한다.
도 6은 도 5에 도시된 기구의 원위 팁의 확대도를 도시한다.
도 7은 도 5에 도시낸 침습 기구를 통한 단면도를 도시한다.
도 8 및 9는 도 5 및 7의 침습 기구가 어떻게 굴곡될 수 있는지에 대한 예시를 도시한다.
도 10은 도 5-9에 나타낸 침습 기구의 대안적인 실시예를 도시하며, 여기서 원위 단부와 근위 단부 사이의 중간 섹션의 적어도 일부도 가요성이다.
도 11 및 12는 내시경 수술 기구로 침습 기구를 사용한 개략적인 예로서, 침습 기구가 장관(intestinal canal), 외식도(oesophagus)와 같은 자연적인 체관에 삽입될 수 있도록 원위 단부와 근위 단부 사이의 중간 섹션도 가요성임을 도시한다.
도 13-15는 본체 섹션이 굴곡될 때 본체 섹션의 조향 와이어 길이 변화를 보상하기 위한 보우덴 케이블 배열체를 갖는 종래기술의 기구를 도시한다.
도 16-25b, 29 및 30은 조향 와이어 및 조향 와이어 안내 요소 양자가 서로를 둘러싸는 튜브로부터의 일부분으로서 제조되는 보우덴 케이블 배열체를 갖는 기구를 도시한다. 이들 도면에서, 보우덴 케이블 배열체는 기구의 중심축으로부터 반경방향으로 연장된다.
도 29는 보우덴 케이블 배열체가 반경방향 내측으로 연장되는 반면 다른 모든 예에서는 반경방향 외측으로 연장되는 경우를 도시한다.
도 26a-26f는 길이 보상 섹션에서 보우덴 케이블 배열체가 나선형 방식으로 연장되는 일 실시예를 도시한다.
도 27은 조향 와이어 및 조향 와이어 안내 요소 양자가 단일 튜브로부터의 일부분으로서 제조되고 튜브의 접선방향으로 길이 보상 운동이 발생하도록 구성된 보우덴 케이블 배열체를 도시한다.
도 28a 및 28b는 본체 섹션이 굴곡될 때 본체 섹션에서의 조향 와이어 길이 변화를 기계적으로 보상할 수 있도록 튜브로부터 제조된 바와 같은 길이 보상 섹션 내부의 조향 와이어의 일부분이 설계된 일 실시예를 도시한다.
도 31a-31c는 프로세서에 의해 제어되는 바와 같이 길이 보상 섹션 내의 조향 와이어 및 조향 와이어 안내부의 일부분의 위치를 길이방향으로 변경하여 길이 보상 섹션을 구현하는 실시예를 도시한다. 이들 도면은 반응력 보상을 또한 도시한다.
도 32-42H는 길이 보상 메커니즘을 갖는 조향가능한 기구의 더 많은 실시예들을 도시한다.
도 43-45는 튜브의 인접한 2개의 부분들 사이의 파단 요소의 예를 도시한다.
도 46-49는 튜브의 2개의 인접한 부분들 사이의 용융 요소의 예를 도시한다.
도 1은 하나의 굴곡가능한 원위 단부 및 하나의 근위 단부를 갖는 침습 기구 조립체의 개략적인 단면도를 도시하며, 이는 원통형 요소에서 절단된 스트립에 의해 굴곡가능한 원위 단부의 굴곡을 제어한다.
도 2는 도 1의 기구가 제조될 수 있는 3개의 원통형 요소의 개략적인 개요를 도시한다.
도 3a는 도 1 및 도 2의 기구의 중간 원통 요소의 일부를 도시한다.
도 3b는 그러한 기구의 중간 원통 요소의 대안적인 예를 도시한다.
도 4는 예시적인 중간 원통 요소와 상기 중간 원통 요소에 삽입된 내부 원통 요소를 도시한다.
도 5는 2개의 조향가능하고 굴곡가능한 원위 단부 및 2개의 근위 가요성 제어부를 갖는 조향가능한 침습 기구 조립체의 외부도를 도시한다.
도 6은 도 5에 도시된 기구의 원위 팁의 확대도를 도시한다.
도 7은 도 5에 도시낸 침습 기구를 통한 단면도를 도시한다.
도 8 및 9는 도 5 및 7의 침습 기구가 어떻게 굴곡될 수 있는지에 대한 예시를 도시한다.
도 10은 도 5-9에 나타낸 침습 기구의 대안적인 실시예를 도시하며, 여기서 원위 단부와 근위 단부 사이의 중간 섹션의 적어도 일부도 가요성이다.
도 11 및 12는 내시경 수술 기구로 침습 기구를 사용한 개략적인 예로서, 침습 기구가 장관(intestinal canal), 외식도(oesophagus)와 같은 자연적인 체관에 삽입될 수 있도록 원위 단부와 근위 단부 사이의 중간 섹션도 가요성임을 도시한다.
도 13-15는 본체 섹션이 굴곡될 때 본체 섹션의 조향 와이어 길이 변화를 보상하기 위한 보우덴 케이블 배열체를 갖는 종래기술의 기구를 도시한다.
도 16-25b, 29 및 30은 조향 와이어 및 조향 와이어 안내 요소 양자가 서로를 둘러싸는 튜브로부터의 일부분으로서 제조되는 보우덴 케이블 배열체를 갖는 기구를 도시한다. 이들 도면에서, 보우덴 케이블 배열체는 기구의 중심축으로부터 반경방향으로 연장된다.
도 29는 보우덴 케이블 배열체가 반경방향 내측으로 연장되는 반면 다른 모든 예에서는 반경방향 외측으로 연장되는 경우를 도시한다.
도 26a-26f는 길이 보상 섹션에서 보우덴 케이블 배열체가 나선형 방식으로 연장되는 일 실시예를 도시한다.
도 27은 조향 와이어 및 조향 와이어 안내 요소 양자가 단일 튜브로부터의 일부분으로서 제조되고 튜브의 접선방향으로 길이 보상 운동이 발생하도록 구성된 보우덴 케이블 배열체를 도시한다.
도 28a 및 28b는 본체 섹션이 굴곡될 때 본체 섹션에서의 조향 와이어 길이 변화를 기계적으로 보상할 수 있도록 튜브로부터 제조된 바와 같은 길이 보상 섹션 내부의 조향 와이어의 일부분이 설계된 일 실시예를 도시한다.
도 31a-31c는 프로세서에 의해 제어되는 바와 같이 길이 보상 섹션 내의 조향 와이어 및 조향 와이어 안내부의 일부분의 위치를 길이방향으로 변경하여 길이 보상 섹션을 구현하는 실시예를 도시한다. 이들 도면은 반응력 보상을 또한 도시한다.
도 32-42H는 길이 보상 메커니즘을 갖는 조향가능한 기구의 더 많은 실시예들을 도시한다.
도 43-45는 튜브의 인접한 2개의 부분들 사이의 파단 요소의 예를 도시한다.
도 46-49는 튜브의 2개의 인접한 부분들 사이의 용융 요소의 예를 도시한다.
본 출원의 목적을 위해, 원통형 요소 및 튜브라는 용어는 교환가능하게 사용될 수 있는데, 즉, 튜브라는 용어가 또한 물리적 개체를 지칭하는 것처럼 원통형 요소와 튜브라는 용어는 서로 교환가능하게 사용될 수 있다. 본 발명은 그러한 원통형 요소로부터 절단되고 밀림 및/또는 당김 조향 와이어로서 작동하여 기구의 근위 단부에서 조향 와이어의 이동을 원위 단부로 전달하여, 이에 의해 하나 이상의 가요성 원위 단부의 굴곡을 제어하는 조향 와이어를 참조하여 설명될 것이다. 그러나, 일부 실시예에서, 본 발명은 또한 고전적인 방식으로 제조되고 튜브로부터 이들을 절단함으로써 발생하지 않는 조향 와이어로 구현될 수 있다. 일부 실시예에서, 조향 와이어 안내 요소 부분은 또한 하나 이상의 튜브로부터 이들을 절단함으로써 제조된다. 이들은 그들의 단부 중 하나에서 길이 변위를 생성하는 수단에 의해 기구 본체 벽의 길이방향의 길이 차이를 감지하거나 측정한다.
본 발명이 적용될 수 있는 기구
도 1, 2, 3a 및 3b는 W02009/112060호로부터 공지되어 있다. 이들은 본 발명이 이러한 타입의 기구에 적용될 수 있기 때문에 상세히 설명된다.
도 1은 3개의 동축 배열된 원통형 요소, 즉 내부 원통형 요소(2), 중간 원통형 요소(3) 및 외부 원통형 요소(4)를 포함하는 종래기술의 조향가능한 기구의 길이방향 단면을 도시한다. 원통형 요소(2, 3, 4)를 제조하기 위해 사용될 적합한 재료는 스테인리스강, 코발트-크롬, 니티놀®과 같은 형상 기억 합금, 플라스틱, 폴리머, 복합재 또는 레이저 절단 또는 EDM과 같은 재료 제거 공정에 의해 형상화될 수 있는 다른 재료를 포함한다. 대안적으로, 원통형 요소는 3D 프린팅 공정 또는 다른 공지된 재료 증착 공정에 의해 제조될 수 있다.
내부 원통형 요소(2)는 기구의 원위 단부(13)에 위치하는 제1 강성 단부(5), 제1 가요성 부분(6), 기구의 중간 부분(12)에 위치하는 중간 강성 부분(7), 제2 가요성 부분(8), 및 기구의 근위 단부(11)에 위치하는 제2 강성 단부(9)를 포함한다.
외부 원통형 요소(4)는 또한 제1 강성 단부(17), 제1 가요성 부분(18), 중간 강성 부분(19), 제2 가요성 부분(20) 및 제2 강성 단부(21)를 포함한다. 원통형 요소(2)의 부분들(5, 6, 7, 8, 9)과 원통형 요소(4)의 부분들(17, 18, 19, 20, 21)의 길이들은 바람직하게는 실질적으로 동일하므로, 내부 원통형 요소(2)가 외부 원통형 요소(4) 내로 삽입될 때, 이들 상이한 각각의 부분들은 서로 길이방향으로 정렬된다.
또한, 중간 원통형 요소(3)는, 조립된 상태에서, 2개의 다른 원통형 요소(2, 4)의 대응하는 강성 부분(5, 17, 9, 21)들 사이에 각각 위치하는 제1 강성 단부(10) 및 제2 강성 단부(15)를 갖는다. 중간 원통형 요소(3)의 중간 부분(14)은 후술되는 바와 같이 상이한 형태 및 형상을 가질 수 있는 하나 이상의 별개의 조향 와이어(16)를 포함한다. 이들은 원통형 요소(3) 자체로부터 제조되고, 길이방향 스트립의 형태를 갖는다. 도 3a에서는 3개의 조향 와이어(16)가 도시되어 있다. 2개의 원통형 요소(2, 3, 4)의 조립, 즉 요소(2)가 요소(3)에 삽입되고 2개의 결합된 요소(2, 3)가 요소(4)에 삽입된 후(어떤 다른 순서도 가능), 기구의 원위 단부에서 적어도 내부 원통형 요소(2)의 제1 강성 단부(5), 중간 원통형 요소(3)의 제1 강성 단부(10) 및 외부 원통형 요소(4)의 제1 강성 단부(17)는 예를 들어, 접착제 또는 하나 이상의 레이저 용접 스폿에 의해 서로 부착된다. 도 1 및 도 2에 도시된 실시예에서, 기구의 근위 단부에서 내부 원통형 요소(2)의 제2 강성 단부(9), 중간 원통형 요소(3)의 제2 강성 단부(15) 및 외부 원통형 요소(4)의 제2 강성 단부(21)는 예를 들어, 3개의 원통형 요소(2, 3, 4)가 하나의 일체형 유닛을 형성하도록 접착제 또는 하나 이상의 레이저 용접 스폿에 의해 서로 부착된다.
도 2에 도시된 실시예에서, 중간 원통형 요소(3)의 중간 부분(14)은 균일한 단면을 갖는 다수의 조향 와이어(16)를 포함하여 중간 부분(14)이 도 3a의 중간 원통형 요소(3)의 압연되지 않은 조건에서 도시된 바와 같은 일반적인 형상 및 형태를 갖는다. 도 3a로부터, 중간 부분(14)이 중간 원통형 부분(3)의 원주에 걸쳐, 가능하게는 동일하게 이격된 다수의 평행한 조향 와이어(16)에 의해 형성된다는 것이 또한 명백하다. 유리하게, 조향 와이어(16)의 개수는 적어도 3개이므로, 기구가 임의의 방향에서 완전히 제어가능해지지만, 임의의 더 높은 개수 또한 가능하다. 조향 와이어(16)의 개수는 예를 들어, 6개 또는 8개일 수 있다.
조향 와이어(16)는 그들의 전체 길이에 걸쳐 균일한 단면을 가질 필요가 없다는 것이 관찰된다. 조향 와이어(16)는 그들의 길이를 따라 가변 폭을 가질 수 있어, 가능하게는 하나 이상의 인접한 위치에서 조향 와이어(16)는 원통형 요소(3)에서의 레이저 절단으로 인한 작은 슬롯에 의해서만 분리될 수 있다. 그 다음, 조향 와이어의 이들 더 넓은 부분은 인접한 조향 와이어(16)가 밀림된 상태에서 접선방향으로 좌굴되는 것을 방지하기 위해 스페이서로서 작동한다. 스페이서는 대안적으로, 다른 방식으로 구현될 수 있다.
스페이서를 구비한 실시예가 2개의 인접한 조향 와이어(16)가 압연되지 않은 상태에서 도시된 도 3b에 도시되어 있다. 도 3b에 나타낸 실시예에서, 각각의 조향 와이어(16)는 제1 가요성 부분(6, 18), 중간 강성 부분(7, 19) 및 제2 가요성 부분(8, 20)과 공존하는 3개의 부분(61, 62, 63)으로 구성된다. 중간 강성 부분과 일치하는 부분(62)에서, 인접한 조향 와이어(16)의 각각의 쌍은 접선방향으로 거의 서로 접촉하고 있어서, 실제로는 단지 각 조향 와이어의 독립적인 이동을 허용하기에 충분한 좁은 슬롯만이 그 사이에 존재한다. 슬롯은 제조 공정으로부터 비롯되고, 그 폭은 예를 들어 슬롯을 절단하는 레이저 빔의 직경에 의해 야기된다.
다른 2개의 부분(61, 63)에서, 각각의 조향 와이어는 원주방향에서 볼 수 있는 바와 같이 비교적 작고 가요성 있는 부분(64, 65)으로 구성되어, 인접한 가요성 부분들의 각각의 쌍 사이에 실질적인 갭이 존재하고, 각 가요성 부분(64, 65)은 접선방향으로 연장되고 인접한 가요성 부분(64, 65)에 거의 완전히 가교되는 다수의 스페이서(66)가 제공된다. 이러한 스페이서(66)로 인해, 기구의 가요성 부분 내의 조향 와이어(16)가 접선방향으로 시프트되는 경향이 억제되고 접선방향 제어가 향상된다. 이러한 스페이서(66)의 정확한 형상은 가요성 부분(64, 65)의 가요성을 손상시키지 않는 한 그다지 중요하지 않다. 스페이서(66)는 가요성 부분(64, 65)과 일체형 부분을 형성할 수 있고, 또한 적절한 레이저 절단 공정으로부터 기인할 수 있다.
도 3b에 나타낸 실시예에서, 스페이서(66)는 이들이 부착된 가요성 부분(64, 65)에서 볼 수 있는 바와 같이 하나의 접선방향을 향해 연장되고 있다. 그러나, 하나의 가요성 부분(64, 65)에서 시작하여 원주방향 모두로 연장되는 이들 스페이서(66)를 갖는 것도 가능하다. 이를 사용함으로써 접선방향을 따라 볼 수 있는 바와 같이 교대하는 타입의 가요성 부분(64, 65)을 갖는 것이 가능하며, 여기서 제1 타입은 다음의 가요성 부분까지 연장되는 스페이서(66)와, 스페이서(66)가 없는 가요성 부분(64, 65)의 제2 중간 세트가 양측에 제공된다. 그렇지 않으면, 양측에 캠을 갖는 가요성 부분을 갖는 것이 가능하며, 여기서 기구의 길이방향을 따라 볼 수 있는 바와 같이 하나의 가요성 부분으로부터 기원하는 캠은 인접한 가요성 부분으로부터 기원하는 스페이서와 교대한다. 다양한 대안이 있음은 분명하다.
그러한 중간 부분의 생산은 사출 성형 또는 도금 기술에 의해 또는 원하는 내경 및 외경을 갖는 원통형 튜브로부터 시작하여 중간 원통형 요소(3)의 원하는 형상으로 끝나도록 레이저 또는 워터 절단에 의해 요구되는 원통형 튜브의 벽의 부분들을 제거함으로써 가장 편리하게 이루어진다. 그러나, 대안적으로, 임의의 3D 프린팅 방법이 사용될 수 있다.
재료의 제거는 레이저 절단, 광화학 에칭, 딥 프레스, 드릴링 또는 밀링과 같은 종래의 칩핑 기술, 고압 워터 제트 절단 시스템 또는 이용 가능한 임의의 적합한 재료 제거 공정과 같은 상이한 기술에 의해 수행될 수 있다. 바람직하게, 레이저 절단은 합리적인 경제 조건 하에서 매우 정확하고 깨끗한 재료 제거를 가능하게 하기 때문에 사용된다. 상기한 공정들은 종래의 조향 케이블들이 단부에 어떤 방식으로 연결되어야 하는 종래의 기구들에서 요구되는 바와 같이 중간 실린더 요소의 상이한 부분들을 연결하기 위한 추가적인 단계들을 요구하지 않고, 이를테면 하나의 공정에서 실린더 요소(3)가 제조될 수 있기 때문에 편리한 방법들이다. 동일한 유형의 기술이 각각의 가요성 부분(6, 8, 18, 20)을 갖는 내부 및 외부 실린더 요소(2, 4)를 생산하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 가요성 부분(6, 8, 18, 20)은 예를 들어 2008년 3월 10일자로 출원된 EP 특허출원 08 004 373.0호의 5페이지, 15-26째줄에 기재된 방법들 중 임의의 것을 사용함으로써, 실린더 요소들로부터 임의의 원하는 패턴을 잘라내는 것으로부터 발생하는 힌지로서 제조될 수 있지만, 가요성 부분들을 제조하기 위해 임의의 다른 적합한 공정이 사용될 수 있다.
도 4 내지 도 10에 나타낸 기구들은 종래기술 W02020/214027호로부터 공지된 것으로 관찰된다. 또한 이들 기구들에서 본 발명이 적용될 수 있다.
도 4는 전술한 바와 같이 근위 가요성 구역(14)과 원위 가요성 구역(16)을 상호 연결하는 중간 원통형 요소(3)의 벽에 길이방향 슬롯(70)을 제공한 후 얻어진 길이방향 (조향) 요소(16)의 예시적인 실시예를 도시한다. 여기서, 조향 와이어(16)는, 적어도 부분적으로, 기구의 근위 부분에서의 각각의 조향 요소(16)의 단부가 기구의 원위 부분에서의 동일한 조향 와이어(16)의 단부보다 길이방향 축에 대한 다른 각도 배향으로 배열되도록 기구의 길이방향 축에 대해 나선형이다. 조향 와이어(16)가 선형 배향으로 배열되어 있다면, 특정 평면의 근위 부분에서 기구가 굴곡되면 동일한 평면의 원위 부분에서 기구가 180도 반대방향으로 굴곡하게 된다. 조향 와이어들(16)의 이러한 나선형 구성은 특정 평면에서의 근위 부분에서의 기구의 굴곡이 다른 평면에서의 원위 부분에서의 기구의 굴곡, 또는 동일한 방향에서의 동일한 평면에서의 굴곡을 초래할 수 있는 효과를 허용한다. 바람직한 나선형 구성은 기구의 근위 부분에서의 각자의 조향 요소(16)의 단부가 기구의 원위 부분에서의 동일한 조향 와이어(16)의 단부에 대해 길이방향 축에 대해 180도의 각도 시프트된 배향으로 배열되도록 하는 것일 수 있다. 그러나, 예를 들어, 임의의 다른 각도 시프트된 배향, 예를 들어 90도는 본 발명의 범위 내에 있다. 슬롯들(70)은 조향가능한 기구 내에 제 위치에 제공될 때, 조향 와이어의 이동이 인접한 조향 와이어들에 의해 안내되도록 치수화된다. 그러나, 특히 기구의 가요성 구역들(13, 14)에서, 조향 와이어들(16)의 폭은 그 위치들에서 요구되는 가요성/굴곡성을 기구에 제공하기 위해 더 작을 수 있다.
도 5는 2개의 굴곡가능한 근위 구역(72, 73)에 의해 각각 작동되는 2개의 조향가능한 원위 굴곡가능한 구역(74, 75)을 갖는 조향가능한 기구의 기다란 관형 본체(76)의 일 실시예의 원위 부분의 상세 사시도를 제공한다. 도 5는 기다란 관형 본체(76)가 원위 단부(13)에서 제1 원위 가요성 구역(74) 이후에 끝나는 외부 원통형 요소(104)를 구비하는 다수의 동축 배열 층 또는 원통형 요소를 포함하는 것을 도시한다. 외부 원통형 요소(104)의 원위 단부(13)는 예를 들어 용접 스폿(100)에서 스폿 용접에 의해 외부 원통형 요소(104)의 내부 및 인접한 원통형 요소(103)에 고정 부착된다. 그러나, 임의의 기계적 스냅 핏 연결 또는 적절한 접착제에 의한 접착을 포함하는 임의의 다른 적절한 부착 방법이 사용될 수 있다.
도 6은 원위 단부(13)의 더 상세한 도면을 제공하고, 본 실시예에서, 원위 단부(13)가 3개의 동축 배열된 층 또는 원통형 요소, 즉 내부 원통형 요소(101), 제1 중간 원통형 요소(102) 및 제2 중간 원통형 요소(103)를 구비하는 것을 도시한다. 내부 원통형 요소(101), 제1 중간 원통형 요소(102) 및 제2 중간 원통형 요소(103)의 원위 단부들은 모두 서로 고정 부착된다. 이는 용접 스폿(100)에서 스폿 용접에 의해 수행될 수 있다. 그러나, 임의의 기계적 스냅 핏 연결 또는 적절한 접착제에 의한 접착을 포함하는 임의의 다른 적절한 부착 방법이 사용될 수 있다. 부착 지점은 도면에 나타낸 바와 같이, 내부 원통형 요소(101), 제1 중간 원통형 요소(102) 및 제2 중간 원통형 요소(103)의 단부 에지들에 있을 수 있다. 그러나, 이들 부착 지점들은 또한 이들 에지들로부터 어느 정도 떨어진 곳, 바람직하게 단부 에지들과 가요성 구역(75)의 위치들 사이에 위치될 수 있다.
도 5에 나타낸 바와 같은 기다란 관형 본체(76)가 총 4개의 원통형 요소를 포함한다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 도 5에 나타낸 실시예에 따른 기다란 관형 본체(76)는 조향 배열체의 조향 부재가 배열되는 2개의 중간 원통형 요소(102, 103)를 포함한다. 다만, 원하는 경우 추가적이거나 더 적은 원통형 요소가 제공될 수 있다.
도 5에 나타낸 바와 같은 기다란 관형 본체(76)의 예시적인 실시예에서의 조향 배열체는 기다란 관형 본체(76)의 근위 단부(11)에서의 2개의 가요성 구역(72, 73), 기다란 관형 본체(76)의 원위 단부(13)에서의 2개의 가요성 구역(74, 75), 및 근위 단부(11) 및 원위 단부(13)에서의 관련된 가요성 구역들 사이에 배열된 조향 부재를 포함한다. 조향 부재들의 예시적인 실제 배열체는 도 7에 도시되어 있고, 이는 도 5에 도시된 바와 같은 기다란 관형 본체(76)의 예시적인 실시예의 개략적인 종단면도를 제공한다.
가요성 구역(72, 73, 74, 75)은 이러한 실시예에서 각각의 원통형 요소에 각각 슬릿(72a, 73a, 74a, 75a)을 제공함으로써 구현된다. 이러한 슬릿(72a, 73a, 74a, 75a)은 가요성 구역(72, 73, 74, 75)이 원하는 설계에 따라 길이방향 및 접선방향으로 원하는 가요성을 갖도록 임의의 적합한 패턴으로 배열될 수 있다.
도 7은 상술된 4개의 층 또는 원통형 요소, 즉 내부 원통형 요소(101), 제1 중간 원통형 요소(102), 제2 중간 원통형 요소(103) 및 외부 원통형 요소(104)의 종단면도를 도시한다.
내부 원통형 요소(101)는, 기구의 원위 단부로부터 근위 단부로의 그 길이를 따라 보이는 바와 같이, 조향 기구(10)의 원위 단부(13)에 배치되는 강성 링(111), 제1 가요성 부분(112), 제1 중간 강성 부분(113), 제2 가요성 부분(114), 제2 중간 강성 부분(115), 제3 가요성 부분(116), 제3 중간 강성 부분(117), 제4 가요성 부분(118), 및 조향가능한 기구의 근위 단부(11)에 배치되는 강성 단부(119)를 포함한다.
제1 중간 원통형 요소(102)는, 기구의 원위 단부로부터 근위 단부로의 그 길이를 따라 보이는 바와 같이, 강성 링(121), 제1 가요성 부분(122), 제1 중간 강성 부분(123), 제2 가요성 부분(124), 제2 중간 강성 부분(125), 제3 가요성 부분(126), 제3 중간 강성 부분(127), 제4 가요성 부분(128), 및 강성 부분(129)을 포함한다. 부분(122, 123, 124, 125, 126, 127, 128)은 와이어와 같이 길이방향으로 이동할 수 있는 조향 와이어(120)를 함께 형성한다. 제1 중간 요소(102)의 강성 링(121), 제1 가요성 부분(122), 제1 중간 강성 부분(123), 제2 가요성 부분(124), 제2 중간 강성 부분(125), 제3 가요성 부분(126), 제3 중간 강성 부분(127), 제4 가요성 부분(128) 및 강성 단부(129)의 길이방향 치수는 내부 원통형 요소(101)의 강성 링(111), 제1 가요성 부분(112), 제1 중간 강성 부분(113), 제2 가요성 부분(114), 제2 중간 강성 부분(115), 제3 가요성 부분(116), 제3 중간 강성 부분(117), 제4 가요성 부분(118) 및 강성 단부(119)의 길이방향 치수와 각각 정렬되어 있고, 바람직하게 이들 부분과 대략 동등하고, 마찬가지로 이들 부분과 일치한다. 본 기재에서 "대략 동등하다"는 것은 각각 동일한 치수가 10% 미만, 바람직하게는 5% 미만의 허용범위 내에서 동등하다는 것을 의미한다.
유사하게, 제1 중간 원통형 요소(102)는 하나 이상의 다른 조향 와이어를 포함하고, 그 중 하나는 참조부호(120a)로 표시된다.
제2 중간 원통형 요소(103)는, 기구의 원위 단부로부터 근위 단부로의 그 길이를 따라 보이는 바와 같이, 제1 강성 링(131), 제1 가요성 부분(132), 제2 강성 링(133), 제2 가요성 부분(134), 제1 중간 강성 부분(135), 제1 중간 가요성 부분(136), 제2 중간 강성 부분(137), 제2 중간 가요성 부분(138), 및 강성 단부(139)를 포함한다. 부분(133, 134, 135, 136)은 와이어와 같이 길이방향으로 이동 가능한 조향 와이어(130)를 함께 형성한다. 제2 중간 원통형 요소(103)의 제1 강성 링(131), 제2 강성 링(133) 및 제2 가요성 부분(134)과 함께 제1 가요성 부분(132), 제1 중간 강성 부분(135), 제1 중간 가요성 부분(136), 제2 중간 강성 부분(137), 제2 중간 가요성 부분(138), 및 강성 단부(139)의 길이방향 치수는, 제1 중간 원통형 요소(102)의 강성 링(111), 제1 가요성 부분(112), 제1 중간 강성 부분(113), 제2 가요성 부분(114), 제2 중간 강성 부분(115), 제3 가요성 부분(116), 제3 중간 강성 부분(117), 제4 가요성 부분(118), 및 강성 단부(119)의 길이방향 치수와 각각 정렬되어 있고, 바람직하게 이들 부분과 대략 동등하고, 마찬가지로 이들 부분과 일치한다.
유사하게, 제2 중간 원통형 요소(103)는 하나 이상의 다른 조향 와이어를 포함하고, 그 중 하나는 참조부호(130a)로 표시된다.
외부 원통형 요소(104)는, 기구의 원위 단부로부터 근위 단부로 그 길이를 따라 보이는 바와 같이, 제1 강성 링(141), 제1 가요성 부분(142), 제1 중간 강성 부분(143), 제2 가요성 부분(144) 및 제2 강성 링(145)을 포함한다. 외부 원통형 요소(104)의 제1 가요성 부분(142), 제1 중간 강성 부분(143) 및 제2 가요성 부분(144)의 길이방향 치수는 제2 중간 원통형 요소(103)의 제2 가요성 부분(134), 제1 중간 강성 부분(135) 및 제1 중간 가요성 부분(136)의 길이방향 치수와 각각 정렬되어 있고, 바람직하게 이들 부분과 대략 동등하고, 마찬가지로 이들 부분과 일치한다. 강성 링(141)은 강성 링(133)과 대략 동일한 길이를 가지며, 예를 들어 스폿 용접 또는 접착에 의해 강성 링(133)에 고정 부착된다. 바람직하게, 강성 링(145)은 예를 들어 스폿 용접 또는 접착에 의해 강성 링(145)과 제2 중간 강성 부분(137) 사이에 각각 적절한 고정 부착을 하는데 요구되는 길이를 통해서만 제2 중간 강성 부분(137)과 중첩된다. 강성 링(111, 121, 131)은 예를 들어 스폿 용접 또는 접착에 의해 서로 부착된다. 이는 그 단부 에지들에서 뿐만 아니라 이들 단부 에지들 중 거리에서도 수행될 수 있다.
일 실시예에서, 동일한 것이 강성 단부(119, 129, 139)에도 적용될 수 있으며, 이들은 또한 비교가능한 방식으로 서로 부착될 수 있다. 다만, 그 구성은 원위부에서의 직경에 대해 근위부에서의 원통형 요소의 직경이 더 크거나 더 작도록 할 수 있다. 그러한 실시예에서, 근위부에서의 구성은 도 7에 나타낸 것과 상이하다. 직경의 증가 또는 감소의 결과, 증폭 또는 감쇠가 성취되는데, 즉 원위부에서의 가요성 구역의 굴곡 각도는 근위부에서의 대응하는 가요성 부분의 굴곡 각도보다 더 크거나 더 작을 것이다.
원통형 요소(101, 102, 103, 104)의 내경 및 외경은 내부 원통형 요소(101)의 외경이 내부 원통형 요소(101)의 내경보다 약간 작고, 제1 중간 원통형 요소(102)의 외경이 제2 중간 원통형 요소(103)의 내경보다 약간 작고, 제2 중간 원통형 요소(103)의 외경이 외부 원통형 요소(104)의 내경보다 약간 작도록 기다란 관형 본체(76)를 따른 동일한 위치에서 선택되어, 서로에 대해 인접한 원통형 요소들의 슬라이딩 이동이 가능한 방식으로 이루어진다. 그 치수설정은 인접한 요소들 사이에 슬라이딩 핏이 제공되도록 해야 한다. 인접한 요소들 사이의 간극은 일반적으로 대략 0.02 내지 0.1 mm일 수 있지만, 사용되는 특정 용도 및 재료에 의존한다. 간극은 그 중첩 구성을 방지하기 위해 조향 와이어들의 벽 두께보다 작을 수 있다. 조향 와이어들의 벽 두께의 약 30% 내지 40%로 간극을 제한하는 것은 일반적으로 충분하다.
도 7에서 볼 수 있는 바와 같이, 근위 단부(11)의 가요성 구역(72)은 조향가능한 기구의 조향 배열체의 제1 세트의 조향 와이어를 형성하는 제2 중간 원통 요소(103)의 부분(134, 135, 136)에 의해 원위 단부(13)의 가요성 구역(74)에 연결된다. 또한, 근위 단부(11)의 가요성 구역(73)은 조향 배열체의 제2 세트의 조향 와이어를 형성하는 제1 중간 원통 요소(102)의 부분(122, 123, 124, 125, 126, 127, 128)에 의해 원위 단부(13)의 가요성 구역(75)에 연결된다. 상기와 같은 구성의 사용은 조향 기구(10)가 이중 굴곡을 위해 사용될 수 있게 한다. 이러한 구성의 작동 원리는 도 8 및 도 9에 나타낸 예와 관련하여 설명될 것이다.
편의상, 도 7, 8 및 9에 도시된 바와 같이, 원통형 요소(101, 102, 103, 104)의 상이한 부분은 다음과 같이 정의되는 구역(151-160)으로 그룹화되어 있다. 구역(151)은 강성 링(111, 121, 131)을 포함한다. 구역(152)은 부분(112, 122, 132)을 포함한다. 구역(153)은 강성 링(133, 141) 및 부분(113, 123)을 포함한다. 구역(154)은 부분(114, 124, 134, 142)을 포함한다. 구역(155)은 부분(115, 125, 135, 143)을 포함한다. 구역(156)은 부분(116, 126, 136, 144)을 포함한다. 구역(157)은 강성 링(145) 및 이에 부수되는 부분(117, 127, 137)의 일부분을 포함한다. 구역(158)은 구역(157) 외부의 부분(117, 127, 137)의 일부분을 포함한다. 구역(159)은 부분(118, 128, 138)을 포함한다. 마지막으로, 구역(160)은 강성 단부(119, 129, 139)를 포함한다.
조향가능한 기구의 원위 단부(13)의 적어도 일부를 편향시키기 위해, 구역(158)에 굴곡력을 임의의 반경방향으로 가하는 것이 가능하다. 도 8 및 9에 나타낸 예에 따르면, 구역(158)은 구역(155)에 대해 하향으로 굽혀진다. 결과적으로, 구역(156)은 하향으로 굽혀진다. 제2 중간 강성 부분(137)과 제2 강성 링(133) 사이에 배치되는 제2 중간 원통 요소(103)의 부분(134, 135, 136)을 포함하는 제1 세트의 조향 와이어로 인해, 구역(156)의 하향 굴곡은 구역(155)에 대해 구역(154)의 상향 굴곡 내로 제1 세트의 조향 와이어의 길이방향 변위에 의해 전달된다. 이는 도 8 및 9 모두에 나타나 있다.
구역(156)의 예시적인 하향 굴곡은 단지 도 8에 나타낸 바와 같이 기구의 원위 단부에서 구역(154)의 상향 굴곡을 초래한다는 것을 유의한다. 구역(156)의 굴곡의 결과로서의 구역(152)의 굴곡은 구역(152)과 구역(154) 사이에 배치된 구역(153)에 의해 방지된다. 이어서 구역(160)에 굴곡력이 임의의 반경방향으로 가해지면, 구역(159)도 또한 굽히게 된다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 구역(160)은 도 8에 나타낸 그 위치에 대해 상향 방향으로 굽혀진다. 결과적으로, 구역(159)은 상향 방향으로 굽혀진다. 강성 링(121)과 강성 단부(129) 사이에 배치된 제1 중간 원통 요소(102)의 부분(122, 123, 124, 125, 126, 127, 128)을 포함하는 제2 세트의 조향 와이어로 인해, 구역(159)의 상향 굴곡은 도 8에 나타낸 그 위치에 대해 구역(152)의 하향 굴곡 내로 제2 세트의 조향 와이어의 길이방향 변위에 의해 전달된다.
도 9는 도 8에 나타낸 바와 같은 구역(154)의 기구의 초기 굴곡이 유지되는데, 그 이유는 이러한 굴곡이 구역(156)의 굴곡에만 의해 제어되는 반면, 구역(152)의 굴곡은 전술한 바와 같이 구역(159)의 굴곡에만 의해 제어되기 때문인 것을 추가로 도시한다. 구역(152, 154)이 서로 독립적으로 굴곡가능하다는 점에 기인하여, 조향가능한 기구의 원위 단부(13)에 서로 독립적인 위치 및 길이 축방향을 부여할 수 있다. 특히 원위 단부(13)는 유리한 S-형 형상을 가정할 수 있다. 당업자는 구역(152, 154)을 서로 독립적으로 굴곡할 수 있는 능력이 원위 단부(13)의 기동성 및 그에 따른 조향가능한 기구 전체의 기동성을 상당히 향상시킨다는 것을 인식할 것이다.
분명하게, 조향가능한 기구의 원위 단부(13) 및 근위 단부(11)의 굴곡 반경 및 총 길이에 관한 특정 요건을 수용하거나, 또는 근위 단부(11)의 적어도 일부와 원위 단부(13)의 적어도 일부의 굴곡 사이의 증폭 또는 감쇠 비율을 수용하기 위해 도 7 내지 도 9에 나타낸 가요성 부분의 길이를 변경하는 것이 가능하다.
도시된 실시예에서, 조향 와이어는 하나 이상의 중간 원통형 요소(102, 103)의 일체 부분을 형성하는 하나 이상의 세트의 조향 와이어를 포함한다. 바람직하게, 조향 와이어는 중간 원통형 요소(102, 103)의 벽에 나머지 조향 와이어를 정의하는 길이방향 슬릿이 제공된 후 중간 원통형 요소(102, 103)의 벽의 나머지 부분을 포함한다.
도 10은 조향가능한 기구의 예시의 3D 도면을 도시한다. 유사한 참조부호는 다른 도면에서와 동일한 요소를 참조한다. 이들의 설명은 여기에서 반복되지 않는다. 상기 기구는 5개의 동축 원통형 요소(202-210)를 포함한다. 내부 원통형 요소(210)는 중간 원통형 요소(204)에 의해 둘러싸인 중간 원통형 요소(206)에 의해 둘러싸인 중간 원통형 요소(208)에 의해 둘러싸이며, 이는 최종적으로 외부 원통형 요소(202)에 의해 둘러싸인다. 내부 중간 원통형 요소는 가요성 나선형 스프링으로 구성될 수 있다. 기구의 근위 단부 및 원위 단부는 각각 참조부호(226, 227)로 표시된다.
도시된 바와 같이, 여기서, 기구(76)는 가요성 구역(72)과 가요성 구역(74) 사이의 그 중간 부분에 가요성 구역(77)을 포함하는데, 즉 중간 원통형 요소(204)(가요성 구역(77)의 영역에서 외측에 위치함)에는 원하는 가요성을 갖는 중간 원통형 요소를 제공하기 위해 슬롯형 구조가 제공된다. 가요성 구역(77)에서 슬롯형 구조의 길이방향 길이는 원하는 적용에 의존한다. 이는 가요성 구역(72, 74)들 사이의 전체 부분만큼 길 수 있다. 중간 원통형 요소(204) 내부의 모든 다른 원통형 요소(206, 208, 210)도 가요성 구역(77)에서 가요성이다. 가요성 구역(77)에 조향 와이어를 갖는 그 원통형 요소는 정의에 의해 가요성이다. 다른 것들에는 바람직하게는 적절한 슬롯형 구조에 의해 제조된 적합한 힌지가 제공된다.
신체에서 작동될 일부 위치들은 구체적으로 설계된 기구들을 필요로 한다. 예를 들어, 기구의 중간 부분(12)을 완전히 가요성으로 제조함으로써, 기구는 또한 대장, 식도를 통한 위 또는 혈관을 통한 심장과 같이 오직 곡선형의 자연 접근 가이드/채널을 통해서만 액세스가능한 신체 내의 영역들에서도 사용될 수 있다.
기구는 예를 들어 대장내시경으로서 사용되도록 설계될 수 있다. 도 11은 사용 중인 대장내시경(42)의 개략도를 나타낸다. 대장내시경(42)은 인체의 대장(30) 내로 삽입된다. 전형적으로, 대장(30)은 거의 정방형으로 각을 이룬 여러 섹션(32, 34, 36, 38)을 갖는다. 외과의사가 정방형으로 각을 이룬 섹션(32)으로부터 상류에 있는 대장(30)의 영역을 수술할 필요가 있는 경우, 대장내시경(42)은 최대 1.5m의 거리를 따라 대장(30) 내로 삽입될 필요가 있다. 더욱이, 대장내시경(42)은 항문으로부터 대장(30)의 모든 정방형으로 각을 이룬 섹션(32-38)을 통해 대장(30)의 내벽을 손상시킬 위험 없이 쉽게 안내될 수 있도록 매우 유연할 필요가 있다.
작동 시, 통상적으로, 그 원위 단부(44)에서 일부 기능을 위한 하나 이상의 도구를 제공하기 위해 여러 침습 기구가 대장경(42)을 통해 삽입된다. 대장내시경 검사에서, 그러한 도구는 전형적으로 카메라 렌즈 및 조명 요소를 포함한다. 외과의사가 카메라 뷰를 대장(30)에서 원하는 위치 및 뷰로 조향하는 것을 보조하기 위해, 전형적으로, 원위 단부는 모든 각도 방향에서 길이방향 축으로부터 편향가능하다. 이는 또한 도구(2)를 갖는 삽입 기구에 대해 유지된다. 그것은 그러한 기구에 도 5-10에 나타낸 기구의 편향가능한 구역(16, 17)과 같은 하나 이상의 편향가능한 구역을 제공함으로써 구현될 수 있다. 이러한 원위 편향가능한 구역은 기구의 근위 단부에서 적절한 조향 기구에 연결된 기구 내에 수용된 적절한 조향 케이블에 의해 제어된다.
도 12는 사용 중인 위내시경(56)의 개략도를 나타낸다. 위내시경(56)은 구강, 구강/목(54) 및 외식도(52)를 거쳐 인체의 위(50) 내로 삽입된다. 특히 외과의사가 위(50)의 하부를 수술해야 할 경우, 위내시경(56)은 여러 곡선/각형 섹션을 통해 안내될 필요가 있다. 따라서, 위내시경(56)은 구강/목(54), 외식도(52) 및 위(50)의 내벽을 손상시킬 위험이 거의 없도록 유연할 필요가 있다.
작동 시, 통상적으로, 일부 침습 기구들이 위내시경(56)을 통해 삽입되어 그 원위 단부(59)에서 일부 기능을 위한 하나 이상의 도구를 제공한다. 위내시경에서, 그러한 도구는 전형적으로 카메라 렌즈 및 조명 요소를 포함한다. 카메라 뷰를 위(50) 내의 원하는 위치 및 방향으로 조향할 때 외과의사를 조력하기 위해, 전형적으로, 위내시경(56)의 원위 단부(59)는 모든 각도 방향에서 길이방향 축으로부터 편향가능하다. 이는 또한 도구(2)를 갖는 삽입된 기구에 대해 유지한다. 그것은 그러한 기구에 도 5 내지 도 10에 나타낸 기구의 편향가능한 구역(16, 17)과 같은 하나 이상의 편향가능한 구역을 제공함으로써 구현될 수 있다. 이러한 원위 편향가능한 구역은 이러한 기구의 적합한 조향 기구에 연결된 기구에 수용된 적합한 조향 케이블에 의해 제어된다.
본 발명에 따른 기구는 이러한 대장내시경 및 위내시경에서뿐만 아니라 폐기관지로 진입하기 위해 설계된 기구들과 같은 다른 응용들에서도 사용될 수 있다. 이러한 기구에 대한 요구사항은 긴 기구, 예를 들어 1m 이상이고, 대장내시경 및 위내시경 내의 작동 채널에 적합하거나 부착된 비교적 작은 직경을 갖는 경우에도 조향가능한 팁의 높은 회전 강성, 높은 종방향 강성, 그 전체 길이에 따른 굽힘 유연성 및 정확하고 반복 가능한 편향성을 나타내는 것일 수 있다.
본 명세서에서 다루는 문제점을 보다 잘 이해하기 위해, 우선, 도 13 내지 도 15를 참조하여 보우덴 케이블을 포함하는 종래기술의 가요성 조향가능한 기구에 대한 상세한 설명이 제공된다.
종래기술로부터 공지된 바와 같은 보우덴 케이블은 중공의 외부 케이블 하우징에 대한 내부 케이블의 운동에 의해 기계적 힘 또는 에너지를 전달하기 위해 사용되는 유연한 케이블의 유형으로 정의될 수 있다. 하우징은 일반적으로 내부 라이닝, 나선형 권선 또는 스틸 와이어의 덮개과 같은 길이방향 비압축성 층 및 보호 외부 피복으로 구성되는 복합 구조체이다. 케이블 하우징은 종종 코일 파이프(coil pipe)라고 불린다. 여기서 외부 케이블 하우징에 대해 조향 와이어 안내부라는 용어가 사용될 것이다.
도 13은 조향가능한 팁 및 가요성 본체를 갖는 종래기술에 따른 기구를 도시하며, 보우덴 케이블의 일단부에 길이 보상 섹션 내의 보우덴 케이블 배열체를 포함한다. 각각의 보우덴 케이블 배열체는 조향 와이어 및 주변 조향 와이어 안내부를 포함한다. 조향 와이어 안내부는 조향가능한 팁의 근위 단부 이전에 원위 단부에서 기구 본체에 부착되며, 또한 근위 단부에서 기구 본체에 부착된다. 길이 보상 섹션은 바람직하게는 기구의 근위 단부 내에서, 상기 안내부의 원위 단부와 상기 안내부의 근위 단부 사이에 위치된다. 본 도면에서, 길이 보상 섹션은 짧아지거나 길어질 수 있는 곡선의 단순한 기하학적 구조를 갖는다. 그러나, 종래기술은 길이 보상 섹션에 대해 많은 상이한 해결책을 제공한다.
더 상세하게, 도 13은 팁 섹션(1301), 가요성 본체 섹션(1303), 길이 보상 섹션(1305), 및 핸들을 포함할 수 있는 조향 섹션(1307)을 갖는 가요성 조향가능한 기구(1300)를 도시한다. 길이 보상 섹션(1305)은 다른 길이방향 위치, 예를 들어 본체 섹션(1303)의 어느 위치에 배치될 수 있다.
조향 와이어(1309(1), 1309(2))는 본체 섹션(1303)에 대해 팁 섹션(1301)을 굴곡할 수 있도록 조향 섹션(1307)으로부터 팁 섹션(1301)으로 이어진다. 본체 섹션(1303) 및 길이 보상 섹션(1305) 내부에는, 조향 와이어(1309(1), 1309(2))가 각각 조향 와이어 안내부(1311(1), 1311(2)) 내부에 배치된다. 조향 와이어(1309(1), 1309(2))는 팁 섹션(1301)과 섹션(1303) 사이의 전이부에서 고정된 위치(1317(1), 1317(2))에 각각 유지된다. 마찬가지로, 조향 와이어(1309(1), 1309(2))는 길이 보상 섹션(1305)과 조향 섹션(1307) 사이의 전이부에서 고정된 위치(1319(1), 1319(2))에 각각 유지된다.
도 14는 도 13과 동일한 기구를 보여주지만, 이제 본체 섹션(1303)는 굴곡져 있다. 팁 섹션(1301)은 굴곡되지 않는다. 팁 섹션(1301) 내부의 조향 와이어(1309(1), 1309(2))의 일부분은 길이(L1)를 갖는다. 본체 섹션(1303)의 곡선 부분, 즉 힌지(1313)의 일부분의 내부 곡선은 길이(L3)를 갖고, 외부 곡선은 길이(L4)를 갖는다. 조향 와이어 안내부(1311(1), 1311(2))의 초기 길이는 도 13에서 L5이다. 조향 섹션(1307) 내부의 길이 보상 섹션(1305) 내부의 조향 와이어(1309(1), 1309(2))의 총 길이는 L2이다.
굴곡으로 인해, L3는 초기의 조향 와이어 안내 길이(L5)보다 짧고, L4는 초기의 조향 와이어 안내 길이(L5)보다 길다. 굴곡 후의 L1 및 L2가 굴곡 전의 L1 및 L2와 동일해지길 원한다면, 다시 말해, 조향 섹션(1307) 내의 팁 또는 조향 장치가 본체의 굴곡으로 인해 편향되는 것을 원하지 않는다면, L5와 L3 또는 L4 사이의 길이 차이는 도면과 같이 길이 보상 섹션(1305)에 의해 흡수되어야 한다. 이러한 도면에서, 길이 보상 섹션(1305)은 조향 와이어(1311(1))의 곡선 높이를 내부의 조향 와이어(1309(1))의 관련 부분으로 증가시킴으로써(이는 본체 섹션(1303) 외측의 조향 와이어(1309(1))의 관련 부분으로 조향 와이어 안내부(1311(1))의 더 긴 길이를 흡수할 수 있음) 그리고 조향 와이어(1311(2))의 곡선 높이를 내부의 조향 와이어(1309(2))의 관련 부분으로 감소시킴으로써(이는 본체 섹션(1303) 외측의 조향 와이어(1309(2))의 관련 부분으로 조향 와이어 안내부(1311(2))의 더 짧은 길이를 흡수할 수 있음) 길이 차이를 흡수한다. 이로써, 팁 불량은 본체 편향으로부터 완전히 격리된다.
도 15는 도 13 및 14와 동일한 기구를 도시하지만, 이제 기구 팁 섹션(1301)의 조향을 위해 조향 장치가 편향된다. 팁 섹션(1301)이 도시된 바와 같이 편향되면, 조향 와이어(1309(2))에 당김력이 발생하고, 조향 와이어(1309(1))에 밀림력이 발생한다. 이로 인해 해당 본체 섹션(1303) 및 팁 섹션(1301) 영역에 압축력 또는 연신력이 발생한다. 조향 와이어 안내부(1311(1), 1311(2))는 본체 섹션 굴곡이 가능할 정도로 유연하지만 큰 변형 없이 압축력 또는 연신력을 견딜 수 있도록 그 자체 길이방향으로 매우 강성이다. 길이 보상 섹션(1305) 자체는 조향 와이어(1309(1), 1309(2))를 당기거나 밀어내는 것에 의한 압축력 또는 연신력을 견딜 수 있도록 설계된 길이방향 강성을 갖는다. 따라서, 이러한 구성에서, 압축력 및 연신력은 길이 보상 섹션(1305) 내의 보우덴 케이블 배열체에 의해 완전히 흡수된다. 따라서 본체 섹션(1303)은 더 이상 압축 또는 신장되지 않을 것이고, 따라서 굴곡되지 않을 것이다. 이러한 방식으로, 팁 조향의 원치 않는 결과로서 본체 섹션 조향이 방지된다.
도 16-31c는 본 발명의 실시예들이다. 도 16-30은 도 1-10을 참조하여 상세히 설명된 바와 같이, 예를 들어 하나 이상의 튜브 내의 적합한 슬롯 패턴을 (레이저) 절단하는 것에 의해 하나 이상의 튜브의 일부분으로부터 제조된 조향 와이어들(16(i)(i = 1, 2, ..., I)에 의해 구현되는 가요성 침습적 조향가능한 기구들에 관한 것이다. 상세히 설명되는 바와 같이, 조향 와이어 안내부는 또한 하나 이상의 튜브들로부터 제조된 조향 와이어 안내부에 의해 구현된다. 도 31a-31c의 실시예들은 또한 종래의 조향 와이어 및 코일 파이프로 구현될 수 있다.
도 16은 팁 섹션(1613), 가요성 본체 섹션(1615), 길이 보상 섹션(1617), 및 핸들, 편향가능한 조향 유닛 또는 로봇 조향 유닛을 포함할 수 있는 조향 섹션(1618)을 갖는 가요성 조향가능한 침습 기구를 통한 길이방향 단면도를 도시한다. 길이 보상 섹션(1617)은 다른 길이방향 위치, 예를 들어 본체 섹션(1615)의 어느 위치에 배치되거나 또는 조향 섹션(1618)의 내부에 통합될 수 있다. 우측은 기구의 근위 단부이고, 좌측은 기구의 원위 단부이다.
도시된 바와 같은 기구는 중심축(1622)을 중심으로 동축으로 배열된 5개의 튜브로 구성된다. 그러나, 다른 개수도 적용될 수 있다. 내부 튜브(1601)는 기구 내부에 배치되며, 이는 적어도 본체 섹션(1615)의 내부에서 유연하지만 그 길이방향으로 강성이다. 이를 위해, 내부 튜브(1601)는 내부 튜브(1601)에 적절한 패턴의 슬롯을 제공함으로써 제조된, 본체 섹션(1615) 내에 적절한 힌지(1609)를 제공할 수 있다. 팁 섹션(1613)과 본체 섹션(1615) 사이의 전이부에서 내부 튜브(1601)의 일부분은 참조부호(1611)로 표시되고, 내부 길이 보상 섹션(1617)은 참조부호(1607)로 표시된다.
제1 중간 튜브(1619)는 내부 튜브(1601)를 둘러싼다. 제1 중간 튜브(1619)는 전체적으로 링 형상일 수 있는 조향 섹션 부분(1619(1)), 길이 보상 섹션(1617) 내의 복수의 내측 조향 와이어 안내부(1619(2,i))(즉, 각 조향 와이어(16(i))에 대해 하나씩 가짐), 링 형상일 수 있는 본체 섹션 부분(1619(3)), 및 링 형상일 수 있고 하나 이상의 적합한 힌지를 구비할 수 있는 팁 섹션 부분(1619(4))을 갖는다. 제1 중간 튜브(1619) 및 내부 튜브(1601)는, 예를 들어 레이저 용접, 접착 등에 의해, 바람직하게는 팁 섹션(1613)과 본체 섹션(1615) 사이의 전이부에서 그리고 길이 보상 섹션(1617)과 조향 섹션(1618) 사이의 근위측에서 서로 부착된다. 본체 섹션 부분(1619(3))은 적어도 본체 섹션(1615)의 가요성 부분에서 가요성이다.
제2 중간 튜브(1620)(예를 들어, 도 18a 참조)는 제1 중간 튜브(1619)를 둘러싼다. 제2 중간 튜브(1620)는 기구의 근위 단부로부터 원위 단부로 이어지는 조향 와이어(16(i))를 갖는다. 이들 조향 와이어는 적어도 팁 섹션(1613)의 가요성 부분, 본체 섹션(1615)의 가요성 부분 및 내부 길이 보상 섹션(1617)에서 가요성이어야 한다.
제3 중간 튜브(1621)는 제2 중간 튜브(1620)를 둘러싼다. 제3 중간 튜브(1621)는 전체적으로 링 형상일 수 있는 조향 섹션 부분(1621), 복수의 외측 조향 와이어 안내부(1621)(2,i))(즉, 각 조향 와이어(16(i))에 대해 하나씩 가짐), 길이 보상 섹션(1617), 링 형상일 수 있는 본체 섹션 부분(1621(3)), 및 링 형상일 수 있고 하나 이상의 적절한 힌지로 제공될 수 있는 팁 섹션 부분(1621(4))을 갖는다. 본체 섹션 부분(1621(3))은 적어도 본체 섹션(1615)의 가요성 부분에서 가요성을 가진다.
기구의 원위 단부에서, 즉 팁 섹션(1613)의 굴곡 부분을 훨씬 넘어서, 모든 조향 와이어(16(i))는 제1 및 제3 중간 튜브(1619, 1621) 중 적어도 하나에 부착되어 팁 섹션(1613)으로 당기고 밀어내는 힘이 전달되도록 한다.
외부 튜브(1602)는 제3 중간 튜브(1621)를 둘러싼다. 외부 튜브(1602)는, 도시된 예에서, 근위 단부에서 원위 단부까지 보이는 바와 같이, 전체적으로 링 형상일 수 있는 조향 섹션 부분(1604), 원하는 경우 튜브(1619, 1620, 1621)의 길이 보상부가 중심축(1622)으로부터 멀어지도록 그들의 연장을 증가시키도록 허용하기 위한 길이 보상 섹션(1617) 내의 하나 이상의 개방된 부분, 링 형상 부분(1603), 가요성 부분(1605) 및 링 형상 부분(1606)을 갖는다. 링 형상 부분(1606)은 팁 섹션(1613)과 본체 섹션(1615) 사이의 전이부에서 제3 중간 튜브(1621)에 부착될 수 있다.
도 17은 길이 보상 섹션(1617)의 확대된 외부도를 도시한다. 이러한 도면에서, 조향 와이어(16(3))의 상부에 위치하는 외측 조향 와이어 안내부(1621(2,3))를 볼 수 있다(도면에는 보이지 않음). 조향 와이어 안내부(1619(2,i), 1621(2,i))는 조향 요소(16(i))를 사이에 두고 반경방향 외측으로 굴곡된다. 조향 요소(16(i))는 이제 조향 와이어 안내부(1619(2,i), 1621(2,i))에 의해 반경방향으로 안내된다. 도 25a, 25b는 조향 와이어 안내부(1619(2,i), 1621(2,i))가 어떻게 구성될 수 있는지에 대한 보다 상세한 내용을 도시한다.
도 18a는 근위 기구 단부가 예를 들어 로봇 조향 장치 또는 별도의 핸드헬드 조향 장치에 결합하도록 구성된 일 실시예를 도시한다. 이를 위해, 각각의 조향 와이어(16(i))는 조향 섹션(1618) 내에 배치되고 제3 중간 튜브(1921) 내의 적절한 크기의 슬롯 내부에 반경방향으로 배치된 개구(16(i,1))를 구비할 수 있다. 각각의 개구(16(i,1))는 로봇 조향 장치의 관련된 기계적 결합 유닛을 수용하도록 구성되어 로봇 조향 장치가 이들 기계적 결합 유닛에 의해 개별적으로 조향 와이어(16(i))를 작동시킬 수 있다. 개구(16(i,1)) 대신에, 다른 결합 메커니즘이 사용될 수 있다.
도 18b는 동일한 기구를 나타내지만, 이제 기구의 근위 단부는 도 1 내지 도 10에 나타낸 바와 유사한 방식으로 굴곡가능한 섹션으로 원위 팁을 조향하도록 구성된다. 물론 짐볼링 핸들과 같은 다른 조향 수단 또는 다른 공지된 조향 방법이 구상될 수 있다.
조향 와이어 단면은 반경방향으로 쉽게 굴곡되지만, 접선방향으로 굴곡되기 어렵도록 실질적으로 직사각형 형상을 가질 수 있다. 그 경우, 길이 보상 섹션(1617)에서 조향 와이어(16(i))를 접선방향으로 안내할 필요도 없는데, 즉 조향 와이어(16(i))는 당기거나 밀리면서 길이 보상 섹션(1617) 내의 내부 및 외측 조향 와이어 안내부(1619(2,i), 1621(2,i))들 사이에 유지될 것이다.
접선방향으로 또한 가요성을 갖는 조향 요소(16(i))를 사용하는 경우, 조향 와이어(16(i))를 또한 기구의 접선방향으로 안내할 필요가 있을 수 있다. 이는 도 19 및 20에 도시된 바와 같이 달성될 수 있다.
도 19는 예를 들어 브레이징, 솔더링 또는 용접 또는 스냅핏 연결에 의해 외측 조향 와이어 안내부(1621(2,i))를 향해 상방으로 굴곡될 수 있고, 예를 들어 외측 조향 와이어 안내부(1621(2,i))에 영구적으로 부착될 수 있는 내측 조향 와이어 안내부(1619(2,i))의 접선측 상의 립(1623)을 도시한다.
도 20은 각각의 조향 와이어(16(i)) 내의 각각의 개구에 위치된 아일랜드에 의해 조향 와이어가 접선방향 이동하는 것이 방지되는 다른 실시예를 도시하며, 이러한 아일랜드는 조향 와이어 안내부(1619(2,1), 1621(2,1)) 중 적어도 하나에 부착된다. 도 20에 도시된 바와 같이, 길이 보상 섹션(1617)에서, 조향 와이어(16(1))는 각각 내부에 아일랜드(1625(j)를 갖는 복수의 개구(1627(j))(j=1, 2, 3, ..., J; 6개가 도시됨)를 구비한다. 아일랜드(1625(j))는 또한 튜브(1620)로부터 절단되며, 절단이 완료되면, 하나 이상의 파단 요소(1629(j))에 의해 조향 와이어(16(1))의 인접 재료에 여전히 연결된다. 그 다음, 조립 동안, 이들 아일랜드(1625(j)는 부착 부분(1626(j))에서 조향 와이어 안내부(1619(2,1), 1621(2,1)) 중 적어도 하나에 영구적으로 부착될 수 있다. 이러한 부착은 조향 와이어 안내부(1619(2,1), 1621(2,1))들 사이의 거리가 조향 와이어(16(1))의 두께보다 크도록 개구(1627(j)) 내부의 립(lip)을 레이저 용접, 접착 또는 굴곡에 의해 수행될 수 있으며, 따라서 반경방향 케이지를 만들고 반경방향 마찰을 감소시킨다. 이러한 방식으로, WO2019009710A1호에 상세히 설명된 바와 같이, 반경방향 스페이서가 제조된다. 예를 들어 레이저 용접으로의 부착 후에, 파단 요소(1629(j))는 조향 와이어(16(1))의 제1 활성화 시에 파단될 것이다.
파단 요소(1629(j))는 다음과 같은 방식으로 설계되어야 한다. 파단되기 전에, 각각의 파단 요소(1629(j))는 아일랜드(1627(j)) 및 조향 와이어(16(i))의 대향 부분에 부착된다. 아일랜드(1627(j)) 및 조향 와이어(16(i))의 이들 대향 부분은 파단 요소(1629(j)) 내의 응력이 주변 재료 및/또는 구조체 내에서보다 높도록 기하학적 형상을 갖는다. 따라서, 파단 요소(1629(j))가 있는 구조체 상에 편향 또는 충분히 높은 힘이 가해지면, 파단 요소(1629(j)) 내의 응력이 튜브 재료의 항복 응력 이상으로 상승하여, 파단 요소(1629(j))의 영구 편향을 야기한다. 훨씬 더 많은 편향 또는 더 높은 힘을 가하면 응력이 최종 인장 응력에 도달하여 파단 요소(1629(j))의 파단을 야기한다. 파단 요소를 파단하기 위한 다른 메커니즘은 낮은 또는 높은 사이클 피로를 파단 요소(1629(j))에 적용함으로써 달성된다. 파단 요소(1629(j)) 내의 응력이 피로 한계 이상으로 상승하여 피로 파단을 야기한다. 모든 경우에 주변 구조체/재료, 즉 아일랜드(1627(j)) 및 조향 와이어(16(i)) 내의 응력은 적어도 튜브 재료의 항복 응력 미만으로 유지된다.
도 19 및 20의 예는 임의의 조향 와이어(16(i))에 대해 구현될 수 있다.
이러한 방식으로, 도 19 및 20의 실시예는 조향 와이어(16(i))의 접선방향 안내를 제공하고, 여기서, 또한 내측 조향 와이어 안내부(1619(2,i))는 외측 조향 와이어 안내부(1621)(2,i))에 부착되어 가상의 완전히 폐쇄된 조향 와이어 안내가 이들 중 각 하나를 위해 생성될 수 있다. 물론, 내측 조향 와이어 안내부(1619(2,i)) 및 외측 조향 와이어 안내부(1621(2,i))를 반경방향으로 부착하는 것뿐만 아니라 접선방향 안내를 생성하는 다른 방법들이 구상될 수 있다. 기구의 나머지 섹션들에서, 조향 와이어(16(i))는 조향 요소 옆에 놓인 적절한 스페이서들을 포함한 튜브(1620)의 주변 튜브들 및 부분들에 의해 반경방향 및 접선방향으로 안내될 수 있다. WO2019009710A1호에 설명된 바와 같은 반경방향 스페이서들이 또한 적용될 수 있다.
도 21a 및 21b는 조향 와이어 안내부(1619(2,i), 1621(2,i)) 내의 슬롯을 절단하여 곡선 형상의 탄성 변형을 보다 유연하게 하여, 굴곡 강성이 견고한 스트립보다 작도록 하고, 곡선 형상이 굴곡될 때 외측 조향 와이어 안내부(1621(2,i))의 길이가 내측 조향 와이어 안내부(1619(2,i))의 길이에 맞춰지거나 그 반대가 되도록 생성된 조향 와이어 가이드의 세부사항을 도시한다. 도 21a는 조향 와이어 안내부(1619(2,1), 1619(2,4)) 내의 이러한 슬롯(1633)을 도시하는 한편, 도 21b는 조향 와이어 안내부(1621(2,1), 1621(2,4)) 내의 이러한 슬롯(1639)를 도시한다.
도 21a는 절단 공정이 종료되고 조향 와이어 안내부(1619(2,1), 1619(2,4))가 파단 요소(1637)에 의해 튜브(1619)의 주변 재료에 여전히 부착된 직후의 상황을 도시한다. 도 21a은 또한 아일랜드(1625(1))의 부착 부분(1626(1))이 부착될 수 있는 부착 부분(1635)을 도시한다. 상기와 같이, 내측 조향 와이어 안내부(1619(2,1))에도 다른 아일랜드(1625(j))가 부착될 수 있다.
도 21b는 절단 공정이 종료되고 조향 와이어 안내부(1621(2,1), 1621(2,4))가 파단 요소(1641)에 의해 튜브(1621)의 주변 재료에 여전히 부착된 직후의 상황을 도시한다. 도 21b는 또한 아일랜드(1625(j))의 부착 부분(1626(j))이 부착될 수 있는 부착 부분(1643(j))을 도시한다.
그 결과는 길이방향으로 더 유연한 길이 보상 섹션(1617)으로서, 압축 또는 신장하기 위해 더 적은 힘을 필요로 한다. 이는 차례로 기구의 더 용이한 굴골가능한 본체 섹션(1615)에 반영된다. 다른 획득가능한 결과는 길이 보상 섹션(1617)에서의 곡선 형상이 외측 또는 내측으로 굴곡될 때, 내부 및 외측 조향 와이어 안내부(1619(2,i), 1621(2,i))의 길이방향 유연성을 균형 있게 하여, 내부 및 외측 조향 와이어 안내부(1619(2,i), 1621(2,i))의 평균 길이가 밀폐된 조향 와이어(16(i))의 길이와 정확히 동일하게 유지되도록 할 수 있다는 것이다. 굴곡 유연성은 길이 보상 섹션(1617)의 길이방향 유연성이 상당한 신장 또는 단축 없이 여전히 팁 조향력을 견딜 수 있도록 설계되어야 한다.
도 22는 본 발명에 따른 다중 튜브 기구의 간략화된 도면을 도시한다. 내부 및 외측 조향 와이어 안내부(1619(2,i), 1621(2,i))의 각각의 세트는 조향 와이어(16(i))의 관련된 부분과 함께 소정의 곡선으로 미리 형상화된 길이 보상 요소를 형성한다.
도 23은 도 22와 동일한 다중 튜브 기구와, 전술한 바와 같은 길이 보상 요소의 작동 방법을 도시한다. 본체 섹션(1615)이 굴곡될 때, 길이 보상 요소의 곡선 형상은 본체 섹션(1615)의 굴곡에 의해 시작된 바와 같이 본체 섹션(1615) 내부의 내측 및 외측 조향 와이어 안내부(1619(2,i), 1621(2,i)) 및 조향 와이어(16(i))의 길이 차이를 흡수하도록 변형될 것이다. 이러한 방식으로, 본체 섹션(1615)의 굴곡은 팁 섹션(1613) 및 조향 섹션(1618)의 편향 각도에 영향을 미치지 않음을 유의한다.
도 24a 및 24b는 기구의 원위 팁을 조향하면서 중심축(1622)에 수직인 방향으로 볼 때의 길이 보상 섹션(1615)의 길이 변경이 방지될 수 있는 본 발명에 따른 기구의 일 실시예를 도시한다.
도 24a는 본체 섹션(1615)가 굴곡되지 않아 중립 위치에 있는 상황을 도시한 한편, 도 24b는 본체 섹션(1615)가 굴곡되고 길이 보상 섹션(1617)이 활성화된 상황을 도시한다.
이러한 실시예에서, 제1 방향으로 연장되는 제1 바(1645(1)) 및 제2 바(1645(2))와, 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 연장되는 제3 바(1645(3)) 및 제4 바(1645(4))를 갖는 장방형 프레임 요소(1645)가 제공된다. 도 24a 및 24b의 우측은 원위 단부로 향하는 기구의 길이방향에서 볼 때 이러한 장방형 프레임 요소(1645)를 나타낸다. 참조부호(A(i))는 그 둘러싸는 조향 와이어 안내부(1619(2,i), 1621(2,i))를 갖는 조향 와이어(16(i))의 세트를 나타낸다. 이들 세트(A(i))는 도 24a 및 24b의 좌측에 나타낸 바와 같이 곡선 형상을 갖는다. 세트(A(1), A(2), A(3), A(4))의 정점은 각각 연결 유닛(1645(4,1), 1645(3,1), 1645(1,1), 1645(2,1))과 함께 바(1645(4), 1645(3), 1645(1), 1645(2))에 각각 슬라이딩가능하게 연결된다. 따라서, 각 세트(A(i))의 정점은 그 반경방향 이동이 제한되지만 그 반경방향에 수직인 방향으로 그 관련된 바(1645(1), 1645(2), 1645(3), 1645(4))를 따라 슬라이딩될 수 있다.
본체 섹션(1615)이 굴곡될 때 2개의 대향 세트(A(1)/A(3), A(2)/A(4))들 사이의 거리가 약간 변화하는 것을 보여줄 수 있다. 이러한 약간의 거리 변화는 기구(1600)의 반경방향으로 탄성력이 있는 바(1645(1), 1645(2), 1645(3), 1645(4))를 사용함으로써 보상될 수 있다.
흥미로운 적용은 길이방향으로 이동하는 조향 와이어들(16(i))에 의해 원위 팁을 조향하면서, 예를 들어 도 24a 또는 24b의 상황을 정위치에 고정된 상태로 유지하는 것이다. 그러면, 모든 세트(A(i))는 정위치에 유지되고, 작용된 조향 와이어 힘들로 인해 (더 나아가) 굴곡되는 본체 섹션(1615)의 임의의 경향에 대응할 것이다.
곡선 길이 보상 요소의 정점을 연결하는 다른 이점은 길이 보상 요소의 응답을 개선할 수 있다는 것이다. 본체 섹션(1615)를 굴곡하면, 길이 보상 섹션(1617)의 일측이 안내 요소들에서는 당김력에 의해 동작되는 반면, 길이 보상 섹션(1617)의 대향측은 대향측 안내 요소에서 밀림력에 의해 동작된다. 힘의 크기 차이, 또는 그 길이, 플레이, 좌굴 효과 등으로 인해 보우덴 케이블 요소(1619(2,i), 1621(2,i))의 이동 차이가 있다면, 길이 보상 섹션(1617)의 일측에서의 보우덴 케이블 요소(1619(2,i), 1621(2,i))의 변형을 길이 보상 섹션(1617)의 대향측에서의 보우덴 케이블 요소(1619(2,i), 1621(2,i))에 결합하는 것이 더 좋다. 물론 길이 보상 섹션의 형상 또는 길이를 결합하거나 동결하기 위한 많은 다른 메커니즘이 구상될 수 있다.
도 13-24b는 별도의 제1 중간 튜브(1619) 및 별도의 제2 중간 튜브(1621)의 일부분으로부터 보우덴 케이블 가이드가 구축되고, 튜브(1620) 사이에 별도로 조향 와이어(16(i))가 제조되는 본 발명에 따른 기구를 설명한다. 그러나, 굴곡가능한 섹션을 위한 구조체(힌지)를 제공하는 지지 내부 튜브(1601) 및 지지 외부 튜브(1602)를 추가하면, 이러한 기구를 구축하기 위해 5개의 튜브가 필요하다. 보다 효율적인 방법은 조향 와이어(16(i)) 및 그에 따른 가이드를 단일 튜브로 제조하는 것이다. 그러한 구현의 실시예들이 이제 설명된다.
도 25a는 조향 와이어(16(1))의 내측 조향 와이어 안내부(1619(2,1)) 및 상당 부분이 하나의 튜브, 즉 제1 중간 튜브(1619) 내에 제조되는 본 발명에 따른 기구의 일 실시예를 나타낸다. 제3 중간 튜브(1621)는 도 25a에 도시되지 않고 도 25b에 도시된다.
이러한 실시예에서, 조향 와이어(16(1))는 근위 단부에서 원위 단부로 볼 때 다음과 같은 부분들, 즉 조향 섹션(1618)에서의 가요성 조향 와이어부(16(1,2)), 길이 보상 섹션(1617)에서의 조향 와이어 길이 보상부(16(1,3)), 길이 보상 섹션(1617)와 본체 섹션(1615) 사이의 전이부에서의 조향 와이어 부착부(16(1,4)), 및 조향 와이어 본체 섹션 부분(16(1,5))을 갖는다. 조향 와이어 안내부(1619(2,1)) 및 조향 와이어 본체 섹션 부분(16(1,5)) 양자는 중간 튜브(1619)에 형성되는 반면, 다른 모든 부분(16(1,2), 16(1,3), 16(1,4))은 튜브(1620)에 형성된다.
조향 와이어 부착부(16(1,4))는 슬라이딩 요소(1647)가 위치하는 개구(1648)를 구비한다. 이러한 슬라이딩 요소(1647)는 예를 들어 레이저 용접, 접착 등에 의해 제1 중간 튜브(1619)에 부착되어 조향 와이어 부착부(16(1,4))가 슬라이딩 요소(1647)를 따라 길이방향으로 슬라이딩할 수 있다. 또한, 조향 와이어 부착부(16(1,4))는 조향 와이어 본체 섹션 부분(16(1,5))에 부착된다. 이러한 부착은 임의의 적합한 부착 방법, 바람직하게는 레이저 용접으로 이루어질 수 있다. 이러한 방식으로, 가요성 조향 와이어부(16(1,2))에 가해지는 임의의 밀림 또는 당김 작용은 조향 와이어 본체 부분(16(1,5))의 동일한 운동으로(그리고 더 나아가 팁 부분(1613)으로) 직접 전달된다.
모든 조향 와이어(16(i))에 대해 동일한 구조가 유지된다.
도 25a의 제품이 완성된 후, 외측 조향 와이어 안내부(1621(2,1))를 포함하는 제3 중간 튜브(1621)는, 도 26에 나타낸 바와 같이, 이러한 제품 위로 슬라이딩된다. 외측 조향 와이어 안내부(1621(2,1))는, 그 원위 단부에서, 부착 지점(1655)에서 슬라이딩 요소(1647)에 부착된다. 이는 예를 들어, 레이저 용접, 접착 등에 의해 수행될 수 있다. 더욱이, 제3 중간 튜브(1621)는 굴곡가능한 조향 섹션(1618)을 제조하는 것과 같이 가요성 조향 와이어부(16(1,2))가 위치되는 길이방향 위치에서 가요성이다. 이는, 여기서, 슬롯들(1653)의 적합한 패턴에 의해 수행된다.
도 25b는 3개의 튜브(1619, 1620, 1621)에서 완전한 기구가 제조되는 완성된 조립체를 도시한다. 제1 중간 튜브(1619)는 내측 조향 와이어 안내부(1619(2,i)) 및 본체 섹션 조향 와이어부(16(i,5))를 모두 포함한다. 제3 중간 튜브(1621)는 외측 조향 와이어 안내부(1621(2,i)) 및 추가의 외부 본체 구조체를 포함한다.
하나 또는 둘 모두가 적용될 수도 있지만, 더 이상 추가의 내부 튜브(1601) 또는 외부 튜브(1602)가 필요하지 않음을 이해할 것이다.
도 26a-26f는 도 16-25b의 실시예들에 대한 대안을 도시한다. 동일한 참조부호들은 동일하거나 유사한 요소들을 지칭한다. 도 26a-26f에서 반복되지 않는 도 16-25b를 참조하여 설명된 특징들은 물리적으로 불가능하지 않는 한, 도 26a-26f에서 동일하게 적용될 수 있다.
도 26a는 외부 튜브(1602)가 존재하지 않는 3D 측면도를 도시한다. 실제로, 그러한 외부 튜브(1602)가 적용될 수 있지만, 그것은 필요하지 않다. 이러한 시스템은 튜브들로부터 절단된 보우덴 케이블 구조를 갖는다. 이전의 확장 시스템들과의 차이점은 그 구조가 기구의 중심축 주위에 나선형으로 되어 있다는 것이다. 그 기능성은 거의 동일한데, 기구 샤프트가 가요성 본체 섹션(1615)에서 굴곡되면, 기구 샤프트에서의 굴곡의 내부와 동일한 측에서, 길이 보상 섹션(1617)에서의 제어 요소들은 더 짧은 경로 길이를 얻을 것이고 중심축으로부터 멀어지는 외측으로 굴곡될 것이다. 가요성 본체 섹션에서의 굴곡의 이러한 내부에 위치한 조향 요소들(16(i))은 가요성 본체 섹션 내부에서 더 적은 길이 공간을 가질 것이지만, 길이 보상 섹션에서의 이러한 제어 요소들로 인해 더 많은 길이방향 공간을 얻을 것이다.
반대로, 기구 샤프트 내의 굴곡의 외부와 동일한 측에서의 길이 보상 섹션 내의 제어 요소들은 더 긴 경로 길이를 획득할 것이고, 중심축을 향해 강제될 것이다. 가요성 본체 섹션에서의 굴곡의 이러한 외부에 위치된 조향 요소(16(i))는 가요성 본체 섹션 내부에서 더 많은 길이방향 공간을 획득할 것이지만, 길이 보상 섹션에서 이러한 제어 요소들로 인해 더 적은 길이방향 공간을 획득할 것이다.
결과적으로, 굴곡으로 인한 가요성 본체 섹션(1615) 내부의 조향 요소 길이 변화는 길이 보상 섹션(1617) 내부의 제어 요소에 의해 보상되고 관절형 팁 섹션(1613)의 원하지 않는 조향이 회피된다.
도 26a는 5개의 동축으로 배열된 튜브, 즉 내부 튜브(1601), 여분의 중간 튜브(1608), 제1 중간 튜브(1619), 제2 중간 튜브(1620) 및 제3 중간 튜브(1621)로 이루어진 기구의 길이 보상 섹션(1617)의 일 실시예의 외관을 도시한다. 내부 튜브(1601)는 일부 실시예에서 제외될 수 있다. 우측은 근위에 위치된 조향 섹션(1618)이고, 중간 부분은 길이 보상 섹션(1617)이며, 좌측에는 가요성 본체 섹션(1615)의 적은 세부사항이 도시된다.
이러한 실시예에서, 조향 섹션(1618) 내부의 제3 중간 튜브(1621)의 최우측은 슬롯 패턴의 형태로 힌지가 없는 중실형 부분을 포함한다. 그러나, 조향 섹션(1618)은 도 1-10 및 18b를 참조하여 설명된 바와 같이, 조향 섹션(1618)의 굴곡이 조향 와이어(16(i))의 길이방향 운동 및 그에 따른 팁 섹션(1613)의 조향을 제어하도록 그 자체로 유연할 수 있다.
이러한 실시예는 4개의 조향 와이어(16(i))를 위한 보우덴 케이블 구조를 도시한다. 그러나, 이러한 실시예는 이러한 개수에 제한되지 않는다. 그 개수는 하나 이상일 수 있다. 길이 보상 섹션(1617)에서, 슬롯에 의해 분리된 외측 조향 와이어 안내부(1621(2,i))와 같은 4개의 스트립이 제공된다. 외측 조향 와이어 안내부(1621(2,i)) 각각은 기구의 중심축을 중심으로 나선형을 이룬다. 그들의 근위 단부로부터 원위 단부로 향하는 접선방향 나선형의 양은 360도일 수 있다. 다만, 필요한 접선방향 나선형의 양은 특정 적용에 의존하며, 따라서 360도보다 더 많거나 더 작을 수 있다. 적절한 양은 10-1440도의 범위, 예를 들어 45-1080도의 범위일 수 있다.
그 원위 단부에서, 4개의 외측 조향 와이어 안내부(1621(2,i))는 중 각각의 하나는 외측 조향 와이어 안내부 단부(1621(2,i)E)에 부착되어 있다. 도 26a는, 이하에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 이들 외측 조향 와이어 안내부 단부(1621(2,i)E) 중 각각의 하나가 2개의 부착 지점(1655a, 1655b)에서 제2 중간 튜브(1620)의 일부분에 부착되어 있는 것을 도시한다. 이들 외측 조향 와이어 안내부 단부(1621(2,i)E) 중 각각의 하나는, 휴지 상태(가요성 본체 섹션(1613)의 굴곡 없음)에서, 본체 섹션(1621(3))으로부터 이격되도록 휴지 상태(가요성 본체 섹션(1613)의 굴곡 없음)에 배치된다. 따라서, 그들 각각은 다른 모든 외측 조향 와이어 안내부 단부(1621(2,i)E)로부터 독립적으로, 근위 방향 및 원위 방향 모두에서 소정의 설계된 연장부로 길이방향으로 이동할 수 있다.
외측 조향 와이어 안내부 단부(1621(2,i)E)의 원위측에서, 도 26a는 i=1 및 i=3에 대한 조향 와이어(16(i))를 도시한다. 참조부호(1601(1), 1601(3))는 후술하는 바와 같이, 내부 튜브(1601)의 일부분을 지칭한다. 제2 중간 튜브(1620) 및 제1 중간 튜브(1619)의 일부분들도 볼 수 있다. 이들 부분들을 보다 상세하게 도시한 도 26b를 참조하여 이들에 대해 설명하기로 한다.
도 26b는 도 26a와 동일한 기구이지만, 제3 중간 튜브(1621)는 존재하지 않는다. 도 26b는 4개의 조향 와이어(16(i))의 일부분을 도시한다. 원위 방향으로 보면, 시계 방향으로 접선방향의 순서는 i=1, 4, 2, 3이다. 인접한 2개의 조향 와이어의 중심들 사이의 접선방향 거리는 90도이다. 조향 섹션(1618)에서, 조향 와이어(16(1,2), 16(4,2)) 사이의 공간은 스페이서(1620(1,4))로 채워지고, 조향 와이어(16(4,2), 16(2,2)) 사이의 공간은 스페이서(1620(1,2))로 채워지고, 조향 와이어(16(2,2), 16(3,2)) 사이의 공간은 스페이서(1620(1,3))로 채워지고, 조향 와이어(16(3,2), 16(1,2)) 사이의 공간은 스페이서(1620(1,1))로 채워진다. i=1, 2, 3, 4에 대한 이러한 스페이서(1620(1,i))는 인접한 조향 와이어(16(i,2))를 길이방향으로 안내하고, 조향 섹션(1618)에서 조향 와이어(16(i,2))의 접선방향 운동을 방지하도록 인접한 조향 와이어부(16(i,2))와 작은 슬롯에 의해 분리된다.
조향 섹션(1618)과 길이 보상 섹션(1617) 사이의 전이부에서, 각각의 스페이서(1620(1,i))는 2개의 길이방향 안내 요소 길이 보상부(1620a(2,i), 1620b(2,i))에 부착된다. 길이 보상 섹션(1617) 내부에서, 조향 와이어부(16(1,3))는 길이방향 안내 요소 길이 보상부(1620a(2,4), 1620b(2,1)) 사이에 배치되고, 조향 와이어부(16(4,3))는 길이방향 안내 요소 길이 보상부(1620a(2,2), 1620b(2,4)) 사이에 배치되고, 조향 와이어부(16(2,3))는 길이방향 안내 요소 길이 보상부(1620a(2,3), 1620b(2,2)) 사이에 배치되고, 조향 와이어부(16(3,3))는 길이방향 안내 요소 길이 보상부(1620a(2,1), 1620b(2,3)) 사이에 배치된다.
길이방향 안내 요소 길이 보상부의 세트(1620a(2,4)/1620b(2,1), 1620a(2,2)/1620b(2,4), 1620a(2,3)/1620b(2,2), 1620a(2,1)/1620b(2,3)) 각각은 길이 보상 섹션(1617)에서 조향 와이어부(16(1,3), 16(4,3), 16(2,3), 16(3,3))를 길이방향으로 각각 안내하고, 조향 와이어부(16(1,3), 16(4,3), 16(2,3), 16(3,3))의 독립적인 접선방향 이동을 각각 방지하도록 작은 슬롯에 의해 분리된다.
원위 단부를 향해, 2개의 길이방향 안내 요소 길이 보상부(1620a(2,i), 1620b(2,i)) 중 각각의 하나는 단부(1620a(2,i)E, 1620b(2,i)E)에 각각 부착된다. 2개의 단부(1620a(2,i)E, 1620b(2,i)E)는 길이방향으로 독립적으로 이동할 수 있도록 슬롯에 의해 분리된다. 일 실시예에서, 슬롯은 2개의 단부(1620a(2,i)E, 1620b(2,i)E)가 상호 접선방향 이동을 방지하도록 구성된다.
모든 단부(1620a(2,i)E, 1620b(2,i)E)는, 휴지 상황에서, 원위 방향을 향해 자유 공간이 있도록 배치되어 이들이 원위 방향으로 이동가능하도록 허용한다. 도시된 실시예에서, 이러한 자유 공간은 길이 보상 섹션(1617)과 가요성 본체 섹션(1615) 사이의 전이부에서 종료된다. 이러한 자유 공간 내부의 조향 와이어(16(i))의 일부분은 참조부호(16(i,4))로 표시된 반면, 가요성 본체 섹션(1615) 내의 조향 와이어(16(i))의 일부분은 참조부호(16(i,5))로 표시된다. 도시된 실시예에서, 조향 와이어부(16(i,5))는 길이 보상 섹션(1617)과 가요성 본체 섹션(1615) 사이의 전이부에서 그 자유 공간 내부보다 더 넓지만, 이것은 필요하지 않다.
본 실시예의 조립 상태에서, 제3 중간 튜브(1621)는 제2 중간 튜브(1620)의 외측에 존재하고, 각각의 외측 조향 와이어 안내부(1621(2,i))는 하나의 조향 와이어부(16(i,3))와 정렬되어 그 전체 길이를 따라 그 조향 와이어부(16(i,3))를 커버하고, 그 조향 와이어부(16(i,3))의 임의의 반경방향 이동을 외측 조향 와이어 안내부(1621(2,i))의 반경방향 이동과 독립적으로 방지한다.
일 실시예에서, 조향 와이어부(16(1,3), 16(4,3), 16(2,3), 16(3,3))의 독립적인 접선방향 이동을 추가로 방지하기 위해, 각 세트의 길이방향 안내 요소 보상 부(1620a(2,4)/1620b(2,1), 1620a(2,2)/1620b(2,4), 1620a(2,3)/1620b(2,2), 1620a(2,1)/1620b(2,3))의 각각의 단부 세트(1620a(2,4)E/1620b(2,1)E, 1620a(2,2)E/1620b(2,4)E, 1620a(2,3)E/1620b(2,2)E, 1620a(2,1)E/1620b(2,3)E)는 부착 위치(1655a, 1655b)(도 26a 참조)에서 하나의 단부(1621(2,1)E, 1621(2,3)E, 1621(2,2)E, 1621(2,4)E)에 각각 부착된다. 이에 따라, 각각의 단부 세트(1620a(2,4)E/1620b(2,1)E, 1620a(2,2)E/1620b(2,4)E, 1620a(2,3)E/1620b(2,2)E, 1620a(2,1)E/1620b(2,3)E)의 단부는 각각 상호 접선방향 및 길이방향 이동으로 고정된다.
제1 중간 튜브(1619)에 제공된 바와 같이, 그리고 도 26c에 나타낸 바와 같은 슬롯들의 패턴은 도 26a에 나타낸 바와 같이, 제3 중간 튜브(1621) 내의 것과 상당히 유사하다.
이러한 실시예(도 26c 참조)에서, 조향 섹션(1618) 내부의 제1 중간 튜브(1619)의 최우측 부분은 중실형 부분을 포함한다. 이는 예를 들어 힌지(hinge)를 형성하기 위해 하나 이상의 슬롯된 패턴을 가질 수 있다.
길이 보상 섹션(1617)에는 슬롯에 의해 분리된 내측 조향 와이어 안내부부(1619(2,i))와 같은 4개의 스트립이 제공된다. 각각의 내측 조향 와이어 안내부(1619(2,i))는 외측 조향 와이어 안내부(1621(2,i)) 및 조향 와이어 안내부(16(2,i))와 마찬가지 방식으로 기구의 중심축을 중심으로 나선을 이룬다.
4개의 내측 조향 와이어 안내부(1619(2,i)) 중 각각은, 그 원위 단부에서, 내측 조향 와이어 안내부 단부(1619(2,i)E)에 부착된다.
제2 중간 튜브(1620)(도 26b 참조) 내의 각 세트의 길이방향 안내 요소 길이 보상부(1620a(2,4)/1620b(2,1), 1620a(2,2)/1620b(2,4), 1620a(2,3)/1620b(2,2), 1620a(2,1)/1620b(2,3))의 각 세트의 단부(1620a(2,4)E/1620b(2,1)E, 1620a(2,2)E/1620b(2,4)E, 1620a(2,3)E/1620b(2,2)E, 1620a(2,1)E/1620b(2,3)E)는 부착 위치(1656)에서 하나의 단부(1619(2,1)E, 1619(2,3)E, 16191(2,2)E, 1619(2,4)E)에 각각 부착된다. 이에 따라, 각 세트의 단부(1620a(2,4)E/1620b(2,1)E, 1620a(2,2)E/1620b(2,4)E, 1620a(2,3)E/1620b(2,2)E, 1620a(2,1)E/1620b(2,3)E)의 단부는 각각 상호 접선방향 및 길이방향 이동으로 고정된다.
이들 내측 조향 와이어 안내부 단부(1619(2,i)E) 중 각각은, 휴지 상태(즉, 가요성 본체 섹션(1613)의 굴곡 없음)에서, 가요성 본체 섹션(1615)로부터 떨어져 있도록 배치된다. 따라서, 이들 각각은 다른 모든 내측 조향 와이어 안내부 단부(1619(2,i)E)로부터 독립적으로, 근위 방향 및 원위 방향 모두에서, 길이방향으로 소정의 설계된 정도로 이동할 수 있다.
이제 도 26d를 참조하면, 여분의 중간 튜브(1608) 내에 삽입된 내부 튜브(1601)의 일부분이 도시된다. 조립된 상태에서, 이들은 제1 중간 튜브(1619) 내에 위치된다. 근위 단부에서, 즉 조향 섹션(1618)에서, 여분의 중간 튜브(1608)는 그 부분의 요구되는 기능에 따라, 예컨대 힌지에 대해 중실형이거나 적합한 슬롯형 패턴으로 제공될 수 있는 여분의 중간 튜브 부분을 포함한다. 길이 보상 섹션(1617)의 근위측에서, 이러한 실시예에서, 여분의 중간 튜브(1608)의 부분은 존재하지 않는다. 길이 보상 섹션(1617)의 원위측에서, 여분의 중간 튜브(1608)는 4개(이러한 실시예에서, 조향 와이어(16(i))가 있는 만큼)의 여분의 중간 튜브 이동가능한 부분(1608(i))을 포함한다. 이들 여분의 중간 튜브 이동가능한 부분(1608(i))은 이러한 실시예에서, 팁 섹션(1613)에서 길이방향으로 움직일 수 없도록 부착된 팁의 근위 단부 쪽으로 주행한다. 인접한 여분의 중간 튜브 이동가능한 부분(1608(i))은 길이방향으로 내부 튜브(1601)를 따라 전후로 이동할 수 있도록 슬롯에 의해 분리된다. 이들 슬롯은 바람직하게는 이들 사이의 접선방향 플레이를 피하기 위해 가능한 작은 크기로 제조된다. 가요성 본체 섹션(1615) 내부에서, 여분의 중간 튜브(1608)는, 예를 들어 조향 와이어부(16(1,5))에 부착된 조향 와이어부를 포함할 수 있다.
또한 도 26d를 참조하면, 내측 조향 와이어 안내부 단부(1619(2,i)E)의 각각은, 예를 들어, 부착 위치(1673)에서 그러한 여분의 중간 튜브 이동가능한 부분(1608(i))에 부착된다.
도 26a-26c에 도시된 바와 같이, 각 외측 조향 와이어 안내부(1621(2,i))는 반경방향으로 볼 때 각 조향 와이어부(16(2,i))의 외측면을 덮도록 그 길이를 따른 폭을 갖는다. 또한, 각 내측 조향 와이어 안내부(1619(2,i))는 반경방향으로 볼 때 각 조향 와이어부(16(2,i))의 내측면을 덮도록 그 길이를 따른 폭을 갖는다.
외측 조향 와이어 안내부(1621(2,1) 1621(2,4), 1621(2,2), 1621(2,3))의 폭 각각은 조향 와이어부(16(1,3))의 폭에 길이방향 안내 요소 길이 보상부(1620a(2,4)/1620b(2,1))의 세트의 폭을 더한 값, 조향 와이어부(16(4,3))의 폭에 길이방향 안내 요소 길이 보상부(1620a(2,2)/1620b(2,4))의 세트의 폭을 더한 값, 조향 와이어부(16(2,3))의 폭에 길이방향 안내 요소 길이 보상부(1620a(2,3)/1620b(2,2))의 세트의 폭을 더한 값, 조향 와이어부(16(3,3))의 폭에 길이방향 안내 요소 길이 보상부(1620a(2,1)/1620b(2,3))의 세트의 폭을 더한 값과 각각 동일할 수 있다.
아울러, 내측 조향 와이어 안내부(1619(2,1) 1619(2,4), 1619(2,2), 1619(2,3))의 폭 각각은 외측 조향 와이어 안내부(1621(2,1) 1621(2,4), 1621(2,2), 1621(2,3))의 폭과 각각 동일할 수 있다.
결과적으로, 각각의 조향 와이어부(16(i,3))는 길이 보상 섹션(1617) 내의 채널의 내부에 위치되고, 즉 조향 와이어부(16(1,3))는 내측 조향 와이어 안내부(1619(2,1)), 길이방향 안내 요소 길이 보상부(1620a(2,4)/1620b(2,1)) 및 외측 조향 와이어 안내부(1621(2,1))에 의해 형성된 채널에 위치한다. 조향 와이어부(16(4,3))는 내측 조향 와이어 안내부(1619(2,4)), 길이방향 안내 요소 길이 보상부(1620a(2,2)/1620b(2,4)) 및 외측 조향 와이어 안내부(1621(2,4))에 의해 형성된 채널에 위치한다. 조향 와이어부(16(2,3))는 내측 조향 와이어 안내부(1619(2,2)), 길이방향 안내 요소 길이 보상부(1620a(2,3)/1620b(2,2)) 및 외측 조향 와이어 안내부(1621(2,2))에 의해 형성된 채널에 위치한다. 조향 와이어부(16(3,3))는 내측 조향 와이어 안내부(1619(2,3)), 길이방향 안내 요소 길이 보상부(1620a(2,1)/1620b(2,3)) 및 외측 조향 와이어 안내부(1621(2,3))에 의해 형성되는에 위치한다.
도 26a-26d의 실시예의 길이 보상 섹션(1617)은 다음과 같은 방식으로 기능한다. 이는 본 실시예에서 반대로 위치하는 조향 와이어(16(1), 16(2))를 참조하여 설명될 것이다. 이에 대한 설명은 다른 반대방향의 조향 와이어에 대해서도 동일하다. 도 26a-6d에 대하여 기구가 접선방향으로 약간 회전된 도 26e(측면도) 및 도 26f(사시도)를 참조한다.
여분의 중간 튜브 이동가능한 부분(1608(1))의 근위 단부가 근위 단부를 향해 밀어지도록 가요성 본체 섹션(1615)이 굴곡된 것으로 가정한다. 그 다음, 여분의 중간 튜브 이동가능한 부분(1608(1))의 근위 단부, 내측 조향 와이어 안내부 단부(1619(2,1)E), 길이방향 안내 요소 길이 보상부(1620a(2,4)/1620b(2,1)E)의 단부 세트(1620a(2,4)E/1620b(2,1)E) 및 외부 안내 조향 와이어 안내부 단부(1621,1)E)는 모두 부착되어 있기 때문에 근위 단부를 향해 슬라이딩한다. 이는 길이 보상 섹션(1617) 내의 내측 조향 와이어 안내부(1619(2,1))의 나선형 부분, 길이방향 안내 요소 길이 보상부(1620a(2,4)/1620b(2,1)) 및 외측 조향 와이어 안내부(1621(2,1))가 중심축으로부터 멀리 이동하게 한다. 이는 가요성 본체 섹션(1615)의 굴곡으로 인해 길이 보상 섹션(1617) 내로 길이방향으로 이동하는 조향 와이어부(16(1,5))를 일정 정도 보상하는데 필요한 길이 보상 섹션(1617) 내의 조향 와이어(16(1))에 더 많은 경로 길이가 이용가능하게 한다.
가요성 본체 섹션(1615)의 굴곡으로 인해 여분의 중간 튜브 이동가능한 부분(1608(2))의 대향하게 위치된 근위 단부는 원위 단부 쪽으로 당겨진다. 그 다음, 여분의 중간 튜브 이동가능한 부분(1608(2))의 근위 단부, 내측 조향 와이어 안내부 단부(1619(2,2)E)), 길이방향 안내 요소 길이 보상부(1620a(2,3)E/1620b(2,2)E)의 단부 세트(1620a(2,3)E/1620b(2,2)E) 및 외부 안내 조향 와이어 안내부 단부(1621(2,2)E)는 모두 부착되어 있기 때문에 원위 단부로 슬라이딩한다. 이는 길이 보상 섹션(1617) 내의 내측 조향 와이어 안내부(1619(2,2))의 나선형 부분, 길이방향 안내 요소 길이 보상부(1620a(2,3)/1620b(2,2)) 및 외측 조향 와이어 안내부(1621(2,2))가 중심축 쪽으로 이동하게 한다. 이는 가요성 본체 섹션(1615)의 굴곡으로 인해 가요성 본체 섹션(1615) 내로 길이방향으로 이동하는 조향 와이어부(16(2,4))를 일정 정도를 보상하는데 필요한 길이 보상 섹션(1617) 내의 조향 와이어(16(2))에 더 많은 경로 길이가 이용가능하게 한다.
가요성 본체 섹션(1615) 내부의 굴곡은 조향 와이어부(16(3,4)/16(3,3), 16(4,4)/16(4,3))가 전혀 움직이지 않고 길이 보상을 필요로 하지 않는 것일 수 있다. 그러나, 그 굴곡의 방향에 따라 그들은 또한 이동할 수 있고, 이는 길이 보상 섹션(1617)에서 유사한 방식으로 보상될 것이다.
따라서, 그 섹션의 굴곡으로 인한 가요성 본체 섹션(1615) 내부의 조향 와이어부(16(i,5))의 모든 운동은 길이 보상 섹션(1617) 내부의 보우덴 케이블 구조에 의해 보상되고, 팁 섹션(1613)은 부주의하게 굴곡되지 않는다.
물론, 필요한 튜브의 개수를 줄이고 그러한 기구의 조립을 가능한 쉽게 하려는 의도로 본체 구조, 조향 와이어 및 보우덴 케이블 요소가 튜브들 내에서 조합되는 더 많은 실시예들을 구상할 수 있다.
도 27은 길이 보상 섹션(1617)의 압축성 또는 신축성 굴곡 형상이 기구의 접선방향으로 기구 전체 직경의 증가 없이 그리고 별도의 성형 공정의 필요 없이 제조될 수 있는 일 실시예를 도시한다. 이러한 실시예에서, 조향 와이어 안내부의 별도의 구성이 요구되지 않는다. 조향 와이어(16(i))는 반경방향의 내측 및 외측 튜브에 의해 그리고 접선방향의 길이방향 안내 요소에 의해 안내되고, 이는 조향 와이어(16(i))에 인접하게 놓인다. 그 형상이 길이방향으로 압축성 또는 신축성이고, 조향 와이어(16(i)) 상의 마찰이 허용가능한 수준으로 유지되는 한 많은 다른 형상들이 가능하다는 것을 또한 구상할 수 있다. 이러한 후자의 관찰은 도 13-26f에 나타낸 바와 같이 반경방향으로 형성된 형상들에도 적용될 수 있다.
도 27의 실시예에서는 내부 튜브(1601)와 중간 튜브(1620)의 일부만이 도시되어 있다. 외부 튜브(1621)는 도시되어 있지 않다. 도 26a-26f와 같이, 길이 보상 섹션(1617) 내부에, 길이방향 안내 요소 길이 보상부(1620a(2,4), 1620b(2,1))들 사이에 조향 와이어부(16(1,3))가 배치되고, 길이방향 안내 요소 길이 보상부(1620a(2,2), 1620b(2,4)))들 사이에 조향 와이어부(16(4,3))가 배치되고, 길이방향 안내 요소 길이 보상부(1620a(2,3), 1620b(2,2))들 사이에 조향 와이어부(16(2,3))가 배치되고, 길이방향 안내 요소 길이 보상부(1620a(2,1), 1620b(2,3))들 사이에 조향 와이어부(16(3,3))가 배치된다. 이들 길이방향 안내 요소 길이 보상부는 더욱 많이 정의된 채널을 형성하기 위해 내부 튜브(1601) 또는 외부 튜브(1602) 내의 브릿징 요소에 의해 결합될 수 있다. 각 조향 와이어(16(i))는 조향 와이어 조향부(16(i,2)), 조향 와이어 길이 보상부(16(i,3)) 및 조향 와이어 본체 섹션 부분(16(i,5))(그 팁 부분은 도시되지 않았지만 다른 실시예와 동일할 수 있다)을 갖는다. 여기서, 도 26b의 길이 보상 섹션(1617)과 조향 섹션(1618) 사이의 전이부에 나타낸 바와 같은 각 스페이서(1620(1,i))는 2개의 부분(1620a(1,i), 1620b(1,i))으로 분리되며, 이들은 내부 튜브(1601) 또는 외부 튜브(1621)에 또는 양자에 예를 들어 레이저 용접, 접착 등에 의해 위치(1657)에서 부착된다. 이러한 분할은 필요하지 않다.
본체 섹션(1615)에서, 조향 와이어부(16(1,5))는 길이방향 안내 요소 본체 섹션(1620a(3,4), 1620b(3,1))들 사이에 배치되고, 길이방향 안내 요소 본체 섹션(1620a(3,2), 1620b(3,4))들 사이에 조향 와이어부(16(4,5))가 배치되고, 길이방향 안내 요소 본체 섹션(1620a(3,3), 1620b(3,2))들 사이에 조향 와이어부(16(2,5))가 배치되고, 길이방향 안내 요소 본체 섹션(1620a(3,1), 1620b(3,3))들 사이에 조향 와이어부(16(3,5))가 배치된다. 이들 후자의 길이방향 안내 요소 본체부는 본체 섹션(1615)과 팁 섹션(1613) 사이의 전이부로 주행하고, 그 위치에서의 길이방향 운동을 방지하기 위해 예를 들어 레이저 용접, 접착 등에 의해 내부 튜브(1601) 또는 외부 튜브(1602)에 또는 양자에 부착된다. 도 27의 실시예는, 조향 와이어(16(i))의 각각의 제1 부분 및 관련된 조향 와이어 안내부가 여기서 접선방향으로만 만곡된 구성을 갖는 길이 보상 요소로서 구성되는 것이든, 가요성 본체 섹션(1615)의 굴곡에 의한 가요성 본체 섹션(1615) 내부의 조향 와이어(16(i))의 제2 부분의 길이 변화를 흡수하도록 변형되도록 구성되는 것이든 본질적으로 동일하게 동작한다.
도 28a 및 28b는 하나의 튜브(1620) 내에 구축될 수 있고 반경방향 방식으로 형성될 필요가 없는 길이 보상 섹션(1617)의 일 실시예를 도시한다. 실제로 이 길이 보상 섹션(1617)은 도 27의 실시예와 같이 단일 내부 튜브(1619) 및 단일 외부 튜브(1621)에 의해 완전히 둘러싸일 수 있다. 도 28a는 평면 표현을 나타내고, 도 28b는 '아스 컷(as cut)' 3D 표현을 나타낸다. 이들 도면은 서로에 대해 180도 회전된 2개의 조향 와이어(16(1), 16(2))를 갖는 일 실시예를 도시한다. 다만, 튜브들의 직경이 충분히 크다면, 2개 이상의 조향 와이어가 적용될 수 있다. 또한, 1개의 조향 와이어만을 갖는 실시예가 이루어질 수 있다.
각각의 조향 와이어(16(i))는 2개의 부분, 즉 제1 부분과 제2 부분으로 분할된다. 제1 부분은 접선방향으로 소정의 각도, 즉 90도 미만이지만 0도 초과로 연장된 돌출부(16(i,9))를 구비한다. 예를 들어, 각도는 30도 초과, 80도 미만이다. 팁 섹션(1613)의 원위 단부에 부착된 제2 부분은, 예를 들어 2개의 연장부(16(i,6)), 16(i,7))들 사이에 위치된 리세스(16(i,8))를 갖는다. 리세스(16(i,8))는 돌출부(16(i,9)를 슬라이딩가능하게 수용하도록 형성된다. 이를 위해, 일 실시예에서, 리세스(16(i,8))는 돌출부(16(i,9))와 동일한 형태, 즉 동일한 각도로 접선방향으로 연장되어 있다.
조향 와이어(16(i))들 사이에, 조향 와이어 안내 요소가 제공된다. 이러한 조향 와이어 안내 요소들은 기구의 본체에 부착된다. 도시된 실시예에서, 이들은 조향 와이어(16(i))로부터 접선방향으로 90도 회전된 상태에 위치된다. 이러한 조향 와이어 안내 요소들은 2개의 조향 와이어 안내 요소들의 세트로 그룹화된다. 각각의 세트는 제1 조향 와이어 안내 요소(1620(3,1), 1620(3,3)) 및 제2 조향 와이어 안내 요소(1620(3,2), 1620(3,4))를 가진다. 각각의 제1 조향 와이어 안내 요소(1620(3,1), 1620(3,3))는 리세스(1620(3,1,1), 1620(3,3,1))를 가진다. 각각의 제2 조향 와이어 안내 요소(1620(3,2), 1620(3,4))는 제1 조향 와이어 안내 요소(1620(3,1), 1620(3,3))의 리세스(1620(3,1,1), 1620(3,3,1))에 수용된 돌출부(1620(3,2,1), 1620(3,4,1))를 가진다. 돌출부(1620(3,2,1), 1620(3,4,1)) 및 리세스(1620(3,1,1), 1620(3,3,1))는 소정의 각도, 즉 90도 미만이지만 0도 초과로 연장되어 있다. 예를 들어, 각도는 30도 초과, 80도 미만이다. 이러한 각도들은 조향 와이어 돌출부(16(i,9)) 및 조향 와이어 리세스(16(i,8))에서 적용된 것과 동일할 수 있다.
제1 조향 와이어 안내 요소(1620(3,1), 1620(3,3))는 조향가능한 팁 섹션의 근위 단부의 영역에서 기구의 본체에 연결된다. 제2 조향 와이어 안내 요소(1620(3,2), 1620(3,4))도 기구의 본체의 적절한 부분에 연결된다.
도 28a, 28b의 기구의 본체 섹션(1615)이 굴곡되면, 제1 조향 와이어 안내 요소(1620(3,1), 1620(3,3))의 근위 단부는 일정 길이에 걸쳐 길이방향으로 변위될 것이다. 이러한 변위로 인해, 경사진 돌출부(1620(3,2,1), 1620(3,4,1))는 경사진 리세스(1620(3,1,1), 1620(3,3,1)) 내외로 접선방향으로 슬라이딩할 것이다. 이에 따라, 제2 조향 와이어 안내 요소(1620(3,2), 1620(3,4))는 접선방향으로 이동할 것이다. 이러한 이동에서, 이는 또한 기구의 근위 단부에서 조향 장치에 길이방향으로 부착된 조향 와이어(16(i))의 제1 부분을 접선방향으로 변위시킬 것이다. 조향 장치에 부착된 조향 와이어(16(i))의 제1 부분이 접선방향으로 변위될 때, 이는 조향 와이어(16(i))의 제2 부분을 길이방향으로 변위시킬 것이다. 모든 요소의 돌출부 및 리세스의 접선방향 경사 각도를 적절하게 선택함으로써, 팁 섹션(1613)이 본체 섹션(1615)의 굴곡으로 인해 편향되지 않도록 조향 와이어(16(i))의 변화 길이를 보상할 수 있다. 그 구성은 이제 길이 보상 요소로서 작동한다.
그러나, 원하는 방식으로 팁 섹션(1613)을 편향시키도록 길이방향으로 조향 와이어를 이동시키는 경우, 이는 도시된 구성에 의해 영향을 받지 않는다. 조향 와이어(16(i))의 제1 부분의 길이방향 이동은 조향 와이어(16(i))의 제2 부분의 동일한 길이방향 이동으로 전달된다.
도 28a 및 28b는 정확하게 동일한 양 및 방향으로 수동 조향 와이어 단부의 길이방향 변위를 조향 와이어 단부에 복사하는 슬라이딩 메커니즘의 실시예를 기술한다. 물론 다른 슬라이딩 또는 레버 메커니즘이 구상될 수 있다.
도 27, 28a/28b는 길이 보상 섹션(1617)이 단일 튜브(1620)에서 절단되는 단 2개의 가능한 실시예를 도시한다. 더 많은 형상들이 가능하고, 또한 길이 보상 섹션들이 하나 이상의 튜브를 사용하여 구축될 수 있음을 구상할 수 있다.
도 29는 길이 보상 섹션(1617)에서의 보우덴 케이블 배열체가 중심축(1622)을 향해 반경방향 내측으로 연장되는 실시예를 도시한다. 명확성을 위해, 도 29는 튜브(1619) 및 그 길이 보상부(1619(2,i))만을 도시한다. 다른 튜브(1620, 1621)는 길이 보상 섹션(1617)에서 유사한 설계를 갖는다. 더욱이, 내부 튜브(1601) 및 외부 튜브(1602)도 적용될 수 있다. 길이 보상 섹션(1617) 내부의 각 세트의 요소(1619(2,i), 16(i), 1621(2,i))에 충분한 내부 공간을 제공하기 위해, 접선방향의 인접한 세트(1619(2,i), 16(i), 1621(2,i))는 도시된 바와 같이, 중심축(1622) 내부로 굴곡될 때 서로 접촉할 수 없도록 소정의 길이방향 거리를 따라 이동될 수 있다.
도 30은 적어도 하나의 길이방향 안내 요소 길이 보상부(1620(2,2))가 길이 보상 섹션(1617) 내의 각각의 조향 와이어(16(i))에 접선방향으로 인접하게 위치되는 실시예를 도시한다. 길이 보상 섹션 내의 요소들은 반경방향 외측으로 굴곡된다. 도 30은 각 조향 와이어(16(i))에 대한 그러한 하나의 길이방향 안내 요소 길이 보상부(1620(2,2))를 도시하지만 어느 한쪽에 하나가 존재할 수 있다. 각각의 길이방향 안내 요소 길이 보상부(1620(2,2))는 조향 와이어(16(i))가 절단된 것과 동일한 튜브(1620)로부터 절단된다. 이들은 슬롯을 제조하는데 사용되는 가능한 가장 작은 레이저 빔의 결과만큼 작을 수 있는 작은 슬롯에 의해 서로 분리된다.
각각의 길이방향 안내 요소 길이 보상부(1620(2,2))는 길이방향 안내 요소(1620(2,1), 1620(2,2), 1620(2,3))의 일부분이다. 길이 보상 섹션(1617)과 조향 섹션(1618) 사이의 전이부에서, 각각의 조향 와이어 조향 섹션부(16(i,2))는 예컨대 레이저 용접, 접착 등에 의해 내부 튜브(1619) 또는 외부 튜브(1621)에 또는 양자에 부착된 2개의 인접한 근위 길이방향 안내 요소 부분(1620(2,1))들 사이에 접선방향으로 위치된다. 본체 섹션(1615)에서, 각각의 조향 와이어 본체 섹션 부분(16(i,4))는 본체 섹션(1615)과 팁 섹션(1613) 사이의 전이부로 주행하는 2개의 인접한 길이방향 안내 요소 본체 섹션(1620(2,3))들 사이에 접선방향으로 위치되고, 그 위치에서 길이방향 운동을 방지하기 위해 예컨대 레이저 용접, 접착 등에 의해 내부 튜브(1619) 또는 외부 튜브(1621)에 또는 양자에 부착된다. 다시, 분리 슬롯은 매우 작은, 즉 슬롯을 제조하는데 사용되는 가능한 가장 작은 레이저 빔으로부터 발생하는 것만큼 작을 수 있다.
도 30은 또한 길이 보상 섹션(1617) 내의 하나 이상의 커버 플레이트(1659, 1661)를 도시한다. 즉, 예를 들어 외부 튜브(1621)로부터 절단된 하나 이상의 커버 플레이트(1659)는 그 반경방향 외측 상의 조향 와이어(16(i))를 커버하고, 예를 들어 레이저 용접, 접착 등에 의해 인접한 길이방향 안내 요소 길이 보상부(1620(2,2))에 부착된다. 더욱이, 예를 들어, 내부 튜브(1619)로부터 절단된 하나 이상의 커버 플레이트(1661)는 그 반경방향 내측에 조향 와이어(16(i))를 커버하고, 예를 들어 레이저 용접, 접착 등에 의해 인접한 길이방향 안내 요소 길이 보상부(1620(2,2))에 부착된다. 따라서, 길이 보상 섹션(1617)에서, 각각의 조향 와이어(16(i))는 인접한 안내 요소에 의해 적어도 3개의 측부에 의해 안내된다. 4개의 측부에서의 안내도 또한 구현될 수 있다.
도 31a 내지 31c는 종래의 케이블(1309(i)) 형태의 와이어 및 튜브로 제조된 조향 와이어(16(i))를 갖는 조향가능하고 편향가능한 기구 둘 다에서 적용될 수 있는 전기 기계적 길이 보상 섹션(1617)의 상이한 실시예들을 도시한다. 후자의 경우에, 조향가능하고 편향가능한 기구는 앞서의 도 13-27, 19, 30 중 어느 하나를 참조하여 본 명세서에서 설명된 바와 같은 실시예들 중 하나일 수 있다. 그로 인해, 팁 섹션은 양자의 참조부호(1301, 1613)로 표시되고, 본체 섹션은 양자의 참조부호(1303, 1615)로 표시된다. 로봇 사용을 위해 설계된 경우, 길이 보상 섹션(1617)은 조향 와이어 안내부 및 조향 와이어(16(i))에 결합될 수 있는 로봇 조향 섹션의 필수적인 부분이 될 수 있다.
도 31a는 조향 와이어 안내부의 근위 단부가 센서(1663(i))에 결합되는 일 실시예를 도시한다. 센서(1663(i))는 프로세서(1670)에 연결되어 각각의 센서 신호(1667(i))를 프로세서(1670)로 전송한다. 이러한 센서(1663(i))는 본체 섹션(1303, 1615)이 굴곡될 때 각각의 조향 와이어 안내부의 근위 단부의 이동의 크기 및 길이방향을 측정한다. 각각의 센서 신호(1667(i))는 이러한 이동 크기 및 이동 방향의 표시이다. 프로세서(1670)는 센서 신호(1667(i))에 따라 복수의 액추에이터(1665(i)) 각각에 대한 보상 신호(1669(i))를 생성한다. 각각의 액추에이터(1665(i))는 각각의 조향 와이어(1309(i))/조향 와이어(16(i))가 센서(1663(i))에 의해 측정된 각각의 조향 와이어 안내부의 근위 단부와 동일 방향 및 동일 경로 길이를 따라 이동되도록 하나의 조향 와이어(1309(i))/조향 와이어(16(i))에 결합된다. 이러한 방식으로, 하나의 센서(1663(i)) 및 하나의 액추에이터(1665(i))의 각각의 세트는 하나의 조향 와이어(1309(i))/조향 와이어(16(i)) 및 그 관련된 조향 와이어 안내부에 대한 길이 보상 유닛으로서 기능한다.
대안적으로, 별개의 프로세서의 세트가 하나의 센서(1663(i)) 및 하나의 액추에이터(1665(i))의 하나의 세트에 각각 연결되어 상기 언급된 기능을 수행하도록 적용된다. 별개의 프로세서의 세트의 각각의 세트는 각각의 센서(1663(i))에 근접하거나 또는 각각의 액추에이터(1665(i))에 근접하거나 또는 그 내부에 위치될 수 있다.
더욱이, 이러한 예에서, 각각의 액추에이터(1665(i))는 팁 섹션(1301/1613)의 편향을 제어하기 위해 프로세서(1670)에 의해 생성된 적합한 액추에이터 신호에 의해 제어되는 바와 같이 그 조향 와이어(1309(i))/조향 와이어(16(i))를 이동시키도록 구성된다. 프로세서(1670)는 보상 신호 및 작동 신호를 동시에 생성할 수 있다. 이는 예를 들어, 인체 내부의 곡선 채널을 통해 기구를 전진시키면서 팁 섹션(1301/1613)의 능동 조향에 유용할 수 있다.
각각의 적용된 프로세서는 적합한 메모리 유닛(RAM, ROM, EPROM 등) 및 적합한 입력/출력 유닛에 연결된 중앙 처리 유닛인 CPU를 구비한다. 메모리 유닛은 일단 CPU에 의해 로딩되면, 필요한 기능을 수행할 수 있는 용량을 CPU에 제공하는 적합한 컴퓨터 프로그램을 저장하고 있다. 입력 유닛은 예를 들어 센서(1663(i))로부터 입력 신호를 수신하고 추가 처리를 위해 CPU에 전송하도록 구성된다. 출력 유닛은 CPU로부터 출력 신호를 수신하고 이를 액추에이션 모터(1665(i)) 및 브레이크(1671(i))와 같은 외부 장치에 전송하도록 구성된다.
도 31b는 도 31a와 동일한 구성을 나타내지만, 이제 각각의 센서(1663(i))에는 프로세서(1670)에도 결합되는 브레이크 장치(1671(i))가 구비된다. 브레이크 장치는 근위 단부를 안내하는 각각의 조향 와이어의 길이방향 이동을 허용하거나 차단하도록 구성된다. 각각의 브레이크 장치(1671(i))는 프로세서(1670)가 조향 와이어(1309(i))/조향 와이어(16(i))로 팁 섹션(1301/1613)의 편향을 제어하기 위해 액추에이터(1665(i))에 대한 작동 신호들을 생성하는 순간에 적절한 브레이크 제어 신호로 프로세서(1670)에 의해 활성화될 수 있지만, 본체 섹션(1303/1615)은 그의 현재 굴곡되거나 굴곡된 상태를 변경하도록 허용되지 않는다. 이러한 방식으로 조향 와이어 안내부는 이후 휴지 위치에 유지되고, 결과적으로 본체 섹션(1303/1615)은 그 현재의 가능한 굴곡된 위치에 유지된다. 따라서, 조향 와이어(1309(i))/조향 와이어(16(i))의 활성화는 본체 섹션(1303/1615)의 조향을 초래하지 않는다.
도 31c는 도 31b에 도시된 바와 같은 시스템의 다른 실시예를 도시하지만, 이제 각 액추에이터(1665(i))는 그 관련된 조향 와이어 안내부의 근위 단부에 기계적으로 결합되고, 본체 섹션 굴곡 동안 근위 단부를 안내하는 조향 와이어와 함께 이동하도록 구성되고, 액추에이터(1665(i))에 의해 제어 신호가 수신되지 않는 한, 조향 와이어(1309(i))/조향 와이어(16(i))가 그 조향 와이어 안내부 외부로 근위 방향으로 연장되는 거리를 일정하게 유지하도록 구성된다. 이러한 실시예에서, 액추에이터(1665(i))를 포함하는 기계 장치는 액추에이터(1665(i))를 유지하고, 따라서 작동 신호가 수신되는 한 소정의 고정 위치에서 근위 단부를 안내하는 브레이크 장치(1671(i))를 또한 구비할 수 있다. 구상할 수 있는 바와 같이, 센서를 활성화하는 단순 와이어와 같은 단순한 요소로 조향 와이어 안내부를 대체하는 것도 가능하다.
도 14 및 15에 도시된 바와 같이, 기구의 본체가 굴곡될 때 원치 않는 팁 조향을 제거할 수 있고, 길이 보상 섹션을 포함하는 보우덴 케이블 배열체에 의해 팁이 능동적으로 조향될 때 본체 조향을 제거할 수 있다. 도 16 내지 27은 길이 보상 섹션이 이러한 보우덴 케이블 배열에 기초하고, 길이 보상이 반경방향 또는 접선방향으로 동시에 조향 와이어 안내 요소와 조향 와이어의 변형에 의해 설정되는 실시예를 도시한다. 길이 보상 섹션을 변형하는 대안으로서, 도 28a 및 28b는 정확히 동일한 양 및 방향으로 조향 와이어 안내 요소의 길이방향 변위를 조향 와이어 단부에 복사하는 슬라이딩 메커니즘을 갖는 길이 보상 섹션의 실시예를 설명한다. 비록 사용가능하지만, 도시된 해결책은 획득 가능한 길이 보상과 관련하여 한계들을 가진다. 길이 보상이 커야 할수록, 돌출부들의 경사 각도는 커져야 한다. 길이 보상이 비교적 커야 하고, 경사각이 40도 또는 50도를 초과하면, 슬라이딩 마찰은 메커니즘이 더 이상 작동하지 않을 수 있을 정도로 커지거나, 본체 길이 감지 요소 내의 활성화 밀림력 또는 당김력이 허용될 수 없을 정도로 높아질 수 있다. 따라서, 길이 보상 섹션에 대한 대안적인 슬라이딩 메커니즘이 도 32-42e를 참조하여 이하에 개략적으로 제시된다.
도 32는 도 32-42h에 따른 실시예들의 원리를 설명하기 위한 길이 보상부(3200)의 개략적인 구성을 도시한다. 이러한 길이 보상 섹션(3200)은 가요성 본체 섹션(도 13에 1303으로 표시)와 조향가능한 기구의 조향 섹션(도 13에 1307로 표시) 사이의 위치에 위치한다. 도 32는 도 14 내지 도 27의 상기 실시예들에서 조향 와이어 안내 요소와 동일한 기능을 갖는 본체 길이 감지 요소(3201)를 도시하는데, 이러한 본체 길이 감지 요소(3201)는 단지 본체 길이 감지용으로 사용될 뿐, 조향 와이어 안내부의 주된 기능을 갖지 않는다. 본 실시예에서, 본체 길이 감지 요소(3201)와 조향 와이어(16(i))는 동일한 평면에 위치하는 것으로 가정한다. 또한, 본체 길이 감지 요소(3201)와 조향 와이어(16(i))는 길이방향으로만 이동할 수 있고 수직 방향이나 도면 평면에 수직인 방향으로는 이동할 수 없도록 주변 구조에 의해 안내되는 것으로 가정한다.
더 상세하게, 도 32는 제1 부분(16(i,1)) 및 제2 부분(16(i,2))을 갖는 것으로 나타낸 조향 와이어(16(i))의 길이방향에 수직한 횡방향으로 연장되는 제1 벽(3202)을 도시한다. 본체 길이 감지 요소(3201)는 조향 와이어(16(i))와 동일한 길이방향으로 연장되는 스트립으로 구현된다. 길이 보상 섹션(3200)은 또한 제1 벽(3202)과 평행하게 연장되는 제2 벽(3204)과, 화살표(dV)로 표시된 바와 같이 횡방향으로 벽(3202, 3204)들 사이에서 상하로 슬라이딩될 수 있는 제1 슬라이더(3218)를 포함한다. 제1 슬라이더(3218)는 화살표(dH)로 표시된 바와 같이 제2 슬라이더(3219)가 길이방향에 평행한 방향으로 개구(3203) 내에서 전후로 슬라이딩될 수 있도록 제2 슬라이더(3219)를 수용하는 개구(3203)를 구비한다.
여기서, 본체 길이 감지 요소(3201)는 제1 벽(3202) 내의 적절한 개구를 통해 제1 벽(3202)과 제2 벽(3204) 사이의 공간으로 연장된다. 본체 길이 감지 요소(3201)는 제1 슬라이더(3218) 내부의 슬롯(3212) 내에 연장되는 돌출부(3206)를 구비한다. 여기서, 슬롯(3212)은 직선형이고 길이방향으로 0<α1<90도로 연장된다.
제1 조향 와이어부(16(i,1))는 또한 제1 벽(3202) 내의 적절한 개구를 통해 제1 벽(3202)과 제2 벽(3204) 사이의 공간으로 연장된다. 제1 조향 와이어부(16(i,1))는 제2 슬라이더(3219) 내부의 슬롯(3214) 내에 연장되는 돌출부(3208)를 구비한다. 여기서, 슬롯(3214)은 직선형이고 횡방향으로 0<α2<90도로 연장된다.
제2 조향 와이어부(16(i,2))는 또한 제2 벽(3204) 내의 적절한 개구를 통해 제1 및 제2 벽(3202, 3204)들 사이의 공간으로 연장되어 제1 및 제2 조향 와이어부(16(i,1), 16(i,2))는 길이 보상 섹션(3200)으로부터 반대방향으로 연장된다. 제2 조향 와이어부(16(i,2))는 제2 슬라이더(3219) 내부의 슬롯(3216) 내에 연장되는 돌출부(3210)를 구비한다. 여기서, 슬롯(3216)은 직선형이고, 횡방향으로 연장된다.
모든 돌출부(3206, 3208, 3210)는 대응하는 슬롯의 기하학적 구조에서 둥글거나 형상화된 고정 돌출부로서 구현될 수 있거나, 이는 예를 들어 돌출부(3206)에 대한 도 33a, 33b, 33c에 도시된 바와 같이 슬라이딩 마찰을 감소시키기 위한 핀 및 휠 구조일 수 있다.
도 32에서, 본체 길이 감지 요소(3201)는 예를 들어, 만곡형의 기구 본체의 내부 곡선에 위치하고, 따라서 도 32에서 우측 방향으로 이동하는 기구 본체의 중립 라인과 비교하여 오버-길이를 얻었다. 각진 슬롯(3212)으로 인해, 제1 슬라이더(3218)는 거리(La)에 걸친 본체 길이 감지 요소(3201)의 수평방향 이동에 의해 거리(H1)에 걸쳐 횡방향 상향으로 밀림된다. 이러한 이동은 또한 횡방향으로 제1 슬라이더(3218)에 연결되지만 길이방향으로 자유롭게 이동할 수 있는 제2 슬라이더(3219)를 거리(H2)(여기서, H1=H2)에 걸쳐 상향으로 이동시킨다.
제2 조향 와이어부(16(i,2))에 부착된 예를 들어 (수동 또는 로봇) 조향 입력 유닛에 의해 제2 조향 와이어부(16(i,2))가 제자리에서 정지 상태로 유지되면, 제2 슬라이더(3219)가 횡방향으로 상향 이동할 때 제2 슬라이더(3219)가 길이방향으로 이동하지 않을 것이고, 이는 조향 와이어(4b)가 연결된 슬롯(3216)이 횡방향으로 연장되고 있기 때문이다. 제2 슬라이더(3219) 내의 다른 각을 이룬 슬롯(3214)으로 인해, 각을 이룬 슬롯(3214) 내의 돌출부(3208)에 부착된 제1 조향 와이어부(16(i,1))의 단부는 제1 슬라이더(3218)와 함께 횡방향으로 상향 이동할 때 거리(Lr)에 걸쳐 길이방향으로 변위된다. 제2 슬라이더(3219) 내의 슬롯(3214)의 경사 각도(90-α2)가 제1 슬라이더(3218) 내의 슬롯(3212)의 경사 각도(α1)와 동일하면, 제1 조향 와이어부(16(i,1))의 변위(Lr)는 본체 길이 감지 요소(3201)의 변위(La)와 정확히 동일하게 발생한다. 이제 기구의 팁(예를 들어, 도 32의 좌측에 위치)을 조향하고자 할 때, (예를 들어, 수동 또는 로봇 장치에 의해) 제2 조향 와이어부(16(i,2))를 길이방향으로 당기거나 밀 수 있고, 이러한 운동은 또한 제2 슬라이더(3219)를 길이방향으로 당기거나 밀 수 있다. 제1 조향 와이어부는 제2 슬라이더(3219)에도 연결되어 있기 때문에, 제1 조향 와이어부(16(i,1))도 제2 조향 와이어부(16(i,2))와 동일한 길이방향 변위로 길이방향으로 당겨지거나 밀어지고, 조향이 성취된다.
각도(α1)가 각도(α2)로부터 이탈하여 변위(La, Lr)가 상이할 수 있음이 관찰된다.
길이 보상 섹션(3200) 내의 내부 마찰 및 활성화 힘은 각각의 슬롯(3212, 3214)의 경사 각도(α1, α2)에 강하게 의존한다. 예를 들어, 제1 슬라이더(3218) 내의 슬롯(3212)이 길이방향에 가깝다면, 슬라이더(3218)를 본체 길이 감지 요소(3201)로 위로 이동시키는데 필요한 활성화 힘이 매우 낮고 돌출부(3206)와 슬롯(3212) 사이의 마찰 또한 매우 낮다는 것을 이해할 수 있다. 제1 슬라이더(3218) 내의 슬롯(3212)이 횡방향에 가깝다면, 제1 슬라이더(3218)를 위로(또는 아래로) 이동시키는데 매우 높은 활성화 힘이 필요하고 돌출부(3206)와 슬롯(3212) 사이의 마찰도 매우 높다는 것을 이해할 수 있다. 동시에, 일단 제1 및 제2 슬라이더(3218, 3219)가 위 또는 아래로 이동하면 최소한의 마찰로 슬롯(3214)에서 돌출부(3208)가 미끄러지도록 각도(α2)가 최소화되어야 하지만, 제2 조향 와이어부(16(i,2))를 당기거나 밀 때 슬롯(3214)에서 돌출부(3208)가 쉽게 미끄러지는 것을 방지해야 한다. 따라서 마찰 및 활성화 힘을 허용가능한 수준으로 유지하기 위해 가능한 한 많은 기울기 각도(α1, α2)를 최소화해야 한다고 결론지을 수 있다. 상기한 예에서, 주어진 변위(La, Lr 및 H1, H2)에서 양자의 슬롯(3212, 3214)의 경사 각도(α1, α2)를 최소화하려면 이러한 기울기 각도는 약 45도여야 한다. 이들 둘 모두에 대한 적절한 설계 범위는 35-55도, 바람직하게 40-50도일 것이다.
도 34에 나타낸 바와 같이, 주어진 길이 변위(La, Lr)(Lr은 바람직하게 정확한 길이 보상을 얻도록 La와 동일함)와 조합하여 경사 각도를 최소화할 수 있다면, 도 32의 메커니즘은 마찰, 활성화 힘 및 획득가능한 길이 보상과 관련하여 추가로 최적화될 수 있다.
도 32 및 도 34의 실시예와 다른 점은 슬롯(3219)이 더 이상 횡방향에 평행하지 않고 횡방향에 대해 0<α3<90도로 연장된다는 것이다. 각도(α2, α3)는 횡방향에 대해 반대방향을 향하고 있다. 제1 조향 와이어부(16(i,1)) 및 그 돌출부(3208)의 길이방향 변위는 Lr1로 표시된다. 제2 조향 와이어부(16(i,1)) 및 그 돌출부(3210)의 길이방향 변위는 Lr2로 표시된다.
도 34의 상기한 개략적인 해결책에서, Lr1+Lr2가 주어진 횡방향 변위 H1=H2에서 La와 동일한 한, 모든 슬롯(3212, 3214, 3216)의 경사 각도(α1, α2, α3)를 최소화할 수 있다. 이러한 메커니즘에서, 모든 슬롯(3212, 3214, 3216)은 이제 45도보다 더 작은 경사 각도(α1, α2, α3)를 가질 수 있다. 주어진 각각의 La 및 H1=H2에 대해, 본체 길이 감지 요소(3201) 상의 최대 허용 활성화 힘, 마찰 계수 및 제2 조향 와이어부(16(i,2)) 상의 필요한 출력 힘을 알 때, 슬라이더(3218) 내의 슬롯(3212)을 포함하는 모든 슬롯의 최적의 경사 각도(α1, α2, α3)를 계산할 수 있다.
도 35는 제2 슬라이더(3219)가 제1 슬라이더(3218) 내에서 길이방향으로 이동할 수 있지만 제1 슬라이더(3128) 내부 및 상대적으로 횡방향으로 이동할 수 없도록 배치된 제3 슬라이더(3219a) 및 제4 슬라이더(3219b)로 대체되는 실시예를 도시한다. 이러한 길이방향 변위들은 각각 화살표(dH1, dH2)로 표시된다.
제4 슬라이더(3219b) 내부의 슬롯(3216)에는 제2 조향 와이어부(16(i,2))에 부착된 돌출부(3210)가 연장된다. 여기서, 슬롯(3216)은 직선형이며, 횡방향으로 0<α3<90도로 연장되어 있다. 각도(α2, α3)는 횡방향에 대하여 반대방향을 향하고 있다.
조향 와이어(16(i))는 제1 조향 와이어부(16(i,1))와 제2 조향 와이어부(16(i,2)) 사이에 길이방향으로 배치된 제3 조향 와이어부(16(i,3))를 구비한다. 제3 조향 와이어부(16(i,3))의 제1 단부는 제3 슬라이더(3219a) 내부의 슬롯(3222)에서 0<α4<90도로 연장된 돌출부(3220)에 부착된다. 각도(α2, α4)는 횡방향에 대해 반대방향을 향하고 있다. 제1 단부에 대향된 제3 조향 와이어부(16(i,3))의 제2 단부는 제4 슬라이더(3219b) 내부의 슬롯(3226)에서 0<α5<90도로 연장된 돌출부(3224)에 부착된다. 각도(α3, α5)는 횡방향에 대해 반대방향을 향하고 있다.
제1 조향 와이어부(16(i,1)) 및 돌출부(3208)의 길이방향 변위는 Lr1로 표시된다. 제2 조향 와이어부(16(i,2)) 및 돌출부(3210)의 길이방향 변위는 Lr2로 표시된다. 제3 슬라이더(3219a)에 대한 제3 조향 와이어부(16(i,3)) 및 돌출부(3220)의 길이방향 변위는 Lr4로 표시된다. 제4 슬라이더(3219b)에 대한 제3 조향 와이어부(16(i,3)) 및 돌출부(3224)의 길이방향 변위는 Lr3으로 표시된다.
도 35의 실시예에서, 조향 와이어(16(i))의 요구되는 길이방향 길이 변화 Lr=Lr1+Lr2+Lr3+Lr4는 2개의 슬롯 대신에 4개의 슬롯(3214, 3216, 3222, 3226)에 걸쳐 길이방향 변위 La를 분할함으로써 얻어진다. 이 경우, 모든 슬롯(3212, 3214, 3216, 3222, 3226)의 경사 각도(α1, α2, α3, α4, α5)는 Lr1+Lr2+Lr3+Lr4=La인 한 더욱 감소될 수 있음은 자명하다. 또한, 경사 각도들을 더 감소시키기 위해 2개 이상의 슬라이더(3219a, 3219b)를 갖는 메커니즘을 또한 구상할 수 있다.
하나 이상의 본체 길이 감지 요소의 하나의 그룹을 가질 수 있음을 구상할 수 있다. 도 36에서, 외부 튜브(3228) 내부에 2개의 조향 와이어(16(i), 16(i+1))가 개략적으로 도시되어 있다. 기구는 팁 섹션(1301), 제1 본체 섹션(1303a), 및 제2 본체 섹션(1303b)을 갖는다. 감지 요소(3201(i)/3201(i+1), 3203(i)/3203(i+1))의 2개의 그룹이 도시되어 있다. 감지 요소(3201(i), 3201(i+1))의 제1 그룹은 기구 본체의 원위 부분에서 위치 A에 부착되고, 감지 요소(3203(i), 3203(i+1))의 제2 그룹은 위치 B에 부착된다. 조향 와이어(16(i))는 위치 C에 부착된다. 감지 요소의 각 그룹은 기구의 근위 부분에서 그 자체의 길이 보상 섹션을 가진다. 일 예가 도 37에 도시되어 있다.
도 37은 도 34에 도시된 바와 같은 제1 길이 보상 섹션뿐만 아니라 제2 길이 보상 섹션을 나타낸다. 이제 제2 조향 와이어부(16(i,2))는 제3 조향 와이어부(16(i,3))에 의해 대체된다. 더욱이, 벽(3204)은 또한 제2 길이 보상 섹션의 벽으로서 기능하고, 제1 그룹의 하나의 감지 요소(3201(i))는 도 34의 감지 요소(3201)와 같이 제1 슬라이더(3218) 내로 연장된다.
제2 길이 보상 섹션은 제1 및 제2 벽(3202, 3204)에 평행하게 연장되는 제3 벽(3230)과, 화살표(dV2)로 표시된 바와 같이 횡방향으로 벽(3204, 3230)들 사이를 상하로 슬라이딩할 수 있는 제3 슬라이더(3228)를 포함한다. 제3 슬라이더(3228)는 제4 슬라이더(3232)가 길이방향에 평행한 방향으로 개구(3237)에서 전후로 슬라이딩할 수 있도록 제4 슬라이더(3232)를 수용하는 개구(3237)를 구비한다.
여기서, 제2 그룹의 본체 길이 감지 요소(3203(i))는 제2 벽(3204) 내의 적절한 개구를 통해 제2 벽(3204)과 제3 벽(3230) 사이의 공간으로 연장된다. 본체 길이 감지 요소(3203(i))는 제3 슬라이더(3228) 내부의 슬롯(3229) 내에 연장되는 돌출부(3227)를 구비한다. 여기서, 슬롯(3229)은 직선형이고 길이방향으로 0<α6<90도로 연장된다.
제3 조향 와이어부(16(i,3))는 또한 제2 벽(3204) 내의 적절한 개구를 통해 제2 벽(3204)과 제3 벽(3230) 사이의 공간으로 연장된다. 제3 조향 와이어부(16(i,3))는 제4 슬라이더(3232) 내의 슬롯(3234) 내에 연장되는 돌출부(3236)를 구비한다. 여기서, 슬롯(3216)은 직선형이고 횡방향으로 0<α8<90도로 연장된다.
제2 조향 와이어부(16(i,2))는 또한 제3 벽(3230) 내의 적절한 개구를 통해 제2 벽(3204)과 제3 벽(3230) 사이의 공간으로 연장되어, 제2 및 제3 조향 와이어부(16(i,2), 16(i,3))는 길이 보상 섹션(3200)으로부터 반대방향으로 연장된다. 제2 조향 와이어부(16(i,2))는 제4 슬라이더(3232) 내부의 슬롯(3238) 내에 연장되는 돌출부(3240)를 구비한다. 여기서, 슬롯(3238)은 직선형으로 횡방향으로 0<α7<90도 각도로 연장된다.
제2 그룹의 감지 요소(3203(i), 3203(i+1))는 본체 섹션(1303b)의 길이 변화 La2를 감지한다. 이러한 변화는 Lr2+Lr3=La2가 되도록 완전히 보상되어야 한다. 제1 그룹의 감지 요소(3201(i), 3201(i+1))는 본체 섹션(1303b)의 길이 변화에 본체 섹션(1303a)의 길이 변화를 더한 것을 감지한다. 본체 섹션(1303b)의 길이 변화는 제2 그룹의 감지 요소(3203(i), 3203(i+1))에 부착된 메커니즘에 의해 이미 보상되었으며, 따라서 제1 그룹의 감지 요소(3201(i), 3201(i+1))에 부착된 메커니즘에 의해 더 이상 보상될 필요가 없다. 이러한 메커니즘이 생성하는 유일한 보상은 본체 섹션(1303a)의 보상에 본체 섹션(1303a)의 굴곡과 동일한 방향으로 팁 섹션(1301)을 굴곡된 구성으로 강제하는 일정량의 과잉 보상을 더한 것이다. 따라서 Lr1+Lr4=La1-La2+과잉 보상이다.
이러한 실시예는 도 38a 및 38b에 도시된 바와 같이 만곡된 채널을 통한 기구의 전진 시에 유용할 수 있다. 채널의 완만한 곡선 섹션을 통한 전진 동안 기구의 팁 섹션(1301)이 직선을 유지하는 것은 문제가 되지 않으며, 이는 제2 그룹의 감지 요소(3203(i), 3203(i+1))에 부착된 길이 보상 섹션에 의해 달성된다. 팁 섹션(1301)이 채널의 팽팽하게 곡선 섹션을 통과해야 하는 경우, 팁 섹션(1301)이 곡선 방향으로 자동으로 조향되는 것이 유리할 것이다. 이는 제1 그룹의 감지 요소(3201(i), 3201(i+1))에 부착된 보상 섹션에 의해 달성될 수 있으며, 여기서 길이 보상 유닛은 제1 그룹의 감지 요소(3201(i), 3201(i+1))에 의해 감지된 곡선 방향으로 팁 섹션을 과잉 보상하고 조향한다. 2개 초과의 감지 와이어 및 대응하는 길이 보상 섹션이 또한 사용될 수 있음을 구상할 수 있다. 더욱이, 각각의 그룹은 2개 초과의 조향 와이어가 있을 수 있는 것과 같이 2개 초과의 감지 요소를 가질 수 있다.
본 발명의 범위 내에서, 하나 이상의 조향 와이어 그룹이 사용될 수 있고, 하나의 세트의 본체 길이 감지 와이어의 입력 신호가 2개의 조향가능한 팁 섹션이 서로 독립적으로 조향될 수 있는 2개의 세트의 조향 와이어의 길이를 보상하는데 사용될 수 있음을 또한 구상할 수 있다. 도 39 참조.
도 39는 도 34의 모든 요소를 포함한다. 더욱이, 도 39의 실시예는 길이방향으로 연장되는 2개의 별개의 부분들로 또한 분할되는 제2 조향 와이어(16(i+1))에 대한 동일한 섹션을 포함한다.
제2 조향 와이어의 제1 부분(16(i+1,1))은 또한 제1 벽(3202) 내의 적절한 개구를 통해 제1 및 제2 벽(3202, 3204)들 사이의 공간으로 연장된다. 제1 부분(16(i+1,1))은 제3 슬라이더(3244)의 내부 슬롯(3246)에 연장되는 돌출부(3248)를 구비한다. 여기서 슬롯(32146)은 직선형이며 횡방향으로 0<α9<90도로 연장되어 있다. 제3 슬라이더(3244)는 제1 슬라이더(3218)의 내부에서 제1 슬라이더(3218)와 독립적으로 횡방향으로만 이동가능하도록 제1 슬라이더(3218)의 내부에 배치되어 있다.
제2 조향 와이어의 제2 부분(16(i+1,2))은 또한 제1 및 제2 벽(3204) 내의 적절한 개구를 통해 제1 및 제2 벽(3202, 3204)들 사이의 공간으로 연장되어, 제1 및 제2 부분(16(i+1,1), 16(i+1,2))이 길이 보상 섹션(3200)으로부터 반대방향으로 연장된다. 제2 부분(16(i+1,2))은 제2 슬라이더(3219) 내부의 슬롯(3250)에서 연장되는 돌출부(3252)를 구비한다. 여기서, 슬롯(3250)은 직선형이고, 횡방향으로 각도 α10으로 연장된다.
이러한 메커니즘은 이제 조향 와이어(16(i), 16(i+1)) 둘 모두에 대해 동일하게 작동하며, 여기서 더 이상의 설명을 필요로 하지 않는다.
도 34의 메커니즘이 도 39의 실시예에서 하나 이상의 조향 와이어(16(i))에 대해 중복되는 것과 같이, 이는 도 32, 35 및 37의 모든 실시예에도 적용될 수 있다.
실제적인 문제는 긴 기구들이 종종 후프로 패키지로 포장된다는 것일 수 있다. 긴 기구를 롤업된 원형 형태로 패키징하는 것은 매우 길고 작고 얇은 박스보다 더 콤팩트하고 더 다루기 쉬운 패킹 박스 형상을 초래한다. 기구를 롤업하는데 있어서의 문제는 본체 길이 감지 요소들의 변위들이 매우 높을 수 있고 실제로는 기구의 정상적인 사용 동안 발생되는 변위들보다 훨씬 높을 수 있다는 것이다. 롤업 동안 감지 요소들이 파손되거나 버클링되는 것을 방지하기 위해, 보상 메커니즘이 큰 길이 변화들을 처리할 수 있어야 한다. 실제로 이것은 문제가 될 수 있는데, 그 이유는 슬라이더(3218)(및 3228)의 허용 슬라이딩 능력이 제한되기 때문이다. 다른 방법은 도 40에 도시된 바와 같이 다른 방식으로 본체 길이 감지 요소들의 길이 변화를 흡수하는 것이다.
도 40에 도시된 실시예는 도 34에 도시된 실시예와 거의 동일한 실시예를 나타낸다. 다른 점은 슬롯(3212)은 이제 그 양단에 길이방향으로 연장되는 단부 슬롯 부분을 구비한다는 것이다.
동일한 원리는 물론, 도시되고 설명된 다른 모든 실시예들에서 적용될 수 있다.
이러한 방식으로, 횡방향 변위(H)를 비실용적인 크기로 증가시키지 않으면서, 본체 길이 감지 요소들의 과도한 길이 변경이 가능하다. 트레이드오프(Trade-off)는 일단 길이방향 변위(La)에 도달하면, 본체 길이 감지 요소의 추가 변위는 더 이상 조향 와이어들을 보상하지 않으며, 그 결과 팁 섹션이 더 이상 직선으로 유지되지 않을 것이라는 것이다. 포장용 후프 튜브가 구부러진 팁을 수용할 수 있을 정도로 큰 직경을 갖는 경우, 이는 문제가 되지 않는다.
도 32-40의 상기한 예에서, 기구는 평면으로 제시된다. 그러나, 이러한 메커니즘은 또한 관형 형상으로 적용될 수 있다. 관형 기구에서, 길이방향 이동은 기구의 길이방향 축과 동일한 방향보다 더 크고, 횡방향 이동은 기구의 길이방향 축을 중심으로 접선방향 또는 회전방향보다 더 같으며, 도면 평면에 수직인 이동은 이제 반경방향, 즉 기구의 길이방향 축에 수직이다.
도 32-40을 참조하여 설명된 바와 같은 메커니즘은 수동 조작에 의해 또는 로봇 조향 장치에 의해 조향될 수 있는 것을 포함하여, 도 1-31의 모든 조향가능한 기구 실시예에 적용될 수 있다.
도 32-40에 이전 제시된 바와 같은 메커니즘을 관형 기구에 적용하고자 한다면 그리고 본체 길이 감지 요소와 조향 와이어가 동일한 관형 벽에 있다면, 다음을 염두에 두어야 한다. 본체 길이 감지 요소가 조향 와이어와 다른 관형 벽의 원주방향 위치에 있다면, 기구 본체가 굴곡될 때 본체 길이 감지 와이어가 받는 변위와 조향 와이어가 기구 팁을 직선으로 유지하기 위해 필요한 길이 보상에 차이가 있다. 참고로, 도 41a는 조향 와이어(16(i))와 감지 요소(3201)가 동일한 튜브에 위치하지만 서로 다른 접선방향 위치에 위치하도록 도시된다.
예를 들어, 도 41a에 도시된 바와 같이, 조향 와이어(16(i))의 원주방향 위치로부터 90도 분리되게 본체 길이 감지 요소(3201)가 위치하고, 조향 와이어(16(i))의 위치를 통해 본체가 평면 상으로 굴곡될 때, 본체 길이 감지 요소 단부(3201)는 그 곡선 길이가 변하지 않기 때문에 변위되지 않는다. 그러나, 조향 와이어(16(i))는 팁을 직선으로 유지하기 위해 길이 보상 L이 필요할 것이다. 이 경우, 그 메커니즘은 올바르게 작동하지 않을 것이다. 실제로, 본체 길이 감지 요소(3201)가 조향 와이어 바로 옆에 있을 때, 본체 길이 감지 요소 단부 변위의 차이는 조향 와이어(16(i))가 필요로 할 길이 보상과 거의 동일하고, 실제로는 이러한 차이가 기구 성능에서 두드러지지 않는다.
그러나, 본체 길이 감지 요소(3201)의 위치와 정확히 180도 상이한 원주방향 위치에서 조향 와이어(16(i))의 길이를 보상하는 역전된 슬롯을 갖는 제2 슬라이더(3219)를 변위시키는 제1 슬라이더(3218)의 활성화를 위해 본체 길이 감지 요소를 사용할 때, 이러한 문제를 극복할 수 있다.
다른 해결책은 도 41b에 도시된 바와 같이, 상이한 튜브 층들에서 본체 길이 감지 요소(3201) 및 조향 와이어를 위치시키는 것이다. 이제 서로에 대한 반경방향 위치에 따라, 본체 길이 감지 요소(3201)의 길이 변화와 조향 와이어(16(i))가 필요로 하는 보상에 여전히 차이가 있다. 예를 들어, 조향 와이어가 반경방향에서 볼 수 있는 바와 같이 본체 길이 감지 요소의 상부에 있을 때, 조향 와이어(16(i))는 본체 길이 감지 요소(3201)의 길이 변화보다 더 많은 길이 보상을 필요로 한다. 이는 이제 감지 요소(3201)의 굴곡 반경과 조향 와이어(16(i)) 사이의 비율과 동일한 La와 Lr 사이에 고정된 비율이 있도록 메커니즘 내의 슬롯의 경사 각도를 조정함으로써 쉽게 보상될 수 있다.
도 42a-42h는 관형 조향가능한 기구의 근위 단부에서의 길이 보상 섹션의 일 실시예를 도시하며, 모든 구성요소가 여러 동축으로 배열된 튜브에서 적합한 슬롯 패턴을 제조하고, 예를 들어 (레이저) 용접, 접착 등에 의해 결과적으로 발생하는 여러 구성요소를 다른 인접 튜브의 다른 구성요소에 부착하게 된다.
도 42a에는 본체 길이 감지 요소와 조향 와이어가 절단된 제1 튜브(4202)가 도시되어 있고, 도 42b, 42c, 42d 및 42e 각각에는 제2, 제3, 제4, 및 제5 튜브(4204, 4206, 4208, 4210)가 최종 조립된 상태에서 순서대로 서로 상부에 배치된 것이 각각 도시되어 있다.
도 42a는 총 4개의 조향 와이어 중 2개의 조향 와이어(16(1), 16(2))를 도시한다. 기구의 근위 단부에서, 제1 튜브(4202)는 4개의 본체 길이 감지 요소(3201 (1)-3202(4))를 포함하고, 그 중 2개가 보인다. 도 42a의 예에서, 인접한 감지 요소(3201(i))는 근위 단부에서 그 길이의 적어도 일부를 따라 서로 접촉한다. 각각의 감지 요소(3201(i))는 2개의 인접한 조향 와이어(16(i), 16(i+1))들 사이의 원위 단부를 향해 연장되는 더 작은 (덜 넓은) 감지 요소 부분을 갖는다. 그들의 원위 단부에서, 이들 더 작은 감지 요소 부분은 하나 이상의 조향 와이어(16(i))의 원치 않는 길이 변화를 초래할 굴곡가능하거나 또는 가요성의 섹션에 부착된다 (도 36 참조).
도 42b는 제1 튜브(4202)의 상부 상의 제2 튜브(4204)를 도시한다. 도 42b는 하나 이상의 부착 위치(4214(1))에서 제1 튜브(4202) 내의 조향 와이어(16(1))의 단부에 부착, 예를 들어 용접되는 제1 조향 와이어 부착부(4212(1))를 도시한다. 또한, 도 42b는 하나 이상의 부착 위치(4222(1))에서 제1 튜브(4202)의 본체 길이 감지 요소(3201)의 단부에 부착, 예를 들어 용접되는 감지 요소 부착부(4220(1))를 도시한다. 또한, 도 42b는 길이방향으로 제1 조향 와이어 부착부(4212(1))의 선형 안내를 위한 제1 개구(4216(1)) 및 길이방향으로 본체 길이 감지 요소 부착부(4220(1))의 선형 안내를 위한 제2 개구(4218(1))를 갖는 '고정된 세계(fixed world)' 튜브 부재(4205)를 도시한다.
제2 튜브(4204)는 또한 조향 와이어(16(i))에 부착되고 모든 다른 조향 와이어(16(i))에 대한 개구(4216(i)) 내부에 위치된 제1 조향 와이어 부착부(4212(i))를 포함한다. 이들의 기능은 제1 조향 와이어 부착부(4212(1))와 동일하다. 더욱이, 제2 튜브(2404)는 각각의 감지 요소(3201(i))에 부착되고 모든 감지 요소(3201(i))에 대한 개구(4218(i))에 위치된 감지 요소 부착부(4220(i))를 포함한다. 이들의 기능은 감지 요소 부착부(4220(1))와 동일하다.
도 42c는 하나 이상의 부착 위치(4207)에서 제2 튜브(4204)의 '고정된 세계' 관형 부재(4205)에 부착, 예를 들어 용접되는 제3 튜브(4206)의 '고정된 세계' 실린더(4206(1))를 도시한다. 제2 조향 와이어 부착부(4224(i))는 길이방향으로 제2 조향 와이어 부착부(4224(i))를 안내하기 위해 구성된 개구(4226(i)) 내부에 위치된다. 모든 제2 조향 와이어 부착부(4224(i))는 예를 들어 용접에 의해 하나 이상의 부착 위치(4228(i))에서 제2 튜브(4204) 내의 제1 조향 와이어 부착부(4212(i))에 부착된다.
도 42c는 또한 짧은 실린더(4206(3))에 의해 분리될 수 있는 제1 및 제2 길이 보상 활성화 실린더(4206(2), 4206(4))를 도시한다. 이들의 기능은 도 32-40의 슬라이더(3218)의 기능과 동일하다. 이들은 화살표 C 및 D로 표시된 바와 같이 제2 튜브(4204)에 대해 자유롭게 회전할 수 있다. 가요성 본체의 좌측-우측 평면을 위한 하나의 활성화 실린더 및 상측-하측 평면을 위한 하나의 실린더가 있다.
제1 길이 보상 활성화 실린더(4206(2))는 원주방향에 대해 서로 반대 각도(>0이지만 <90도)로 연장된 2개의 슬롯(4234)을 구비한다. 감지 요소 부착부((4220(i))의 단부에 부착된 각 슬롯(4234)의 내부에는 돌출부(도 42c에서는 보이지 않음)가 구비된다. 이들 돌출부는 예를 들어 도 32의 제1 슬라이더(3218) 내부의 돌출부(3206)와 유사하다. 제2 길이 보상 활성화 실린더(4206(4))는 원주방향에 대해 서로 반대 각도(>0이지만 <90도)로 연장된 2개의 슬롯(4236)을 구비한다. 각 슬롯(4236)의 내부에는 하나의 돌출부(4238(i))가 구비되며, 그 중 하나는 참조부호(4238(1))로 표시된다. 돌출부(4238(1))는 감지 요소 부착부(4220(1))의 단부에 부착된다. 이들 돌출부(4238(i))는 예를 들어 도 32의 제1 슬라이더(3218) 내부의 돌출부(3206)와 유사하다.
따라서, 도 42c는 2개의 대향하는 감지 요소(3201(2), 3201(4))가 하나의 "제1" 슬라이더(4206(2))에 연결되고, 2개의 다른 대향하는 감지 요소(3201(1), 3201(3))(처음 언급된 2개에 대해 90도 회전됨)가 다른 하나의 "제1" 슬라이더(4206(4))에 연결되는 방법을 도시한다.
제1 및 제2 길이 보상 활성 실린더(4206(2), 4206(4))의 회전은 돌출부(4238(i))에 의해 활성화되며, 즉, 이들은 캠 팔로워들로서 동작한다. 본체 길이 감지 요소(3201(i))가 길이방향으로 이동할 때, 각각의 캠 팔로워는 각각의 실린더가 참고로 슬라이더(3218) 내의 슬롯(3212) 내의 돌출부(3206)를 회전하도록 강제한다.
도 42d는 제3 튜브(4206)의 상부 상의 제4 튜브(4208)를 도시한다. 제4 튜브(4208)는 조향 와이어(16(i))당 하나씩의 개구(4240(i))를 구비하는 '고정된 세계' 실린더(4208(1))를 포함한다. 제3 조향 와이어 부착부(4242(i))는 각각의 개구(4240(i))의 내부에 배치되고, 제3 튜브(4206) 내의 제2 조향 와이어 부착부(4228(i))에 부착된다. 개구(4240(i))는 제3 조향 와이어 부착부(4242(i))를 길이방향으로 선형으로 안내하도록 구성된다. 고정된 세계 실린더(4208(1))는 하나 이상의 부착 위치(4241, 4250)에서 고정된 세계 실린더(4206(1))에 부착된다.
제4 튜브(4208)는 또한 서로에 대해 180도 접선방향으로 회전되어 위치하고 선형 안내 스트립으로서 작용하는 2개의 길이방향 연장 스트립(4248)을 갖는 실린더(4208(2))를 포함한다. 선형 안내 스트립(4248)은 길이 보상 실린더(4206(2))와 함께 회전할 수 있도록 길이 보상 실린더(4206(2))(슬라이더(3218)로서 작용)에 부착, 예를 들어 용접된다. 이들 2개의 길이방향 연장 스트립(4248)들 사이에, 서로에 대해 180도 접선방향으로 회전되어 위치하는 2개의 길이 보상 슬라이더(4208(3))(슬라이더(3219)로서 작용)를 포함한다. 각각의 길이 보상 슬라이더(4208(2))는 원주방향에 대해 반대하는 각도로 배향된 2개의 슬롯(이들 슬롯은 도 34의 실시예에서의 슬롯(3214, 3216)에 필적한다)을 포함한다. 이들 슬롯(4254, 4256)은 각각의 조향 와이어부(도 34의 16(i,1), 16(i,2))에 부착된 각각의 돌출부(도 42d에서는 보이지 않지만 돌출부(3208, 3210)에 필적한다)를 수용한다. 참고로, 이를 구현할 수 있는 방법은 도 42E이다. 스트립(4248)은 길이 보상 실린더(4206(2))가 회전하지 않고 길이 보상 슬라이더(4208(3))를 길이방향으로 안내하는 경우 길이 보상 슬라이더(4208(3))가 접선방향/원주방향으로 이동할 수 있음을 방지한다. 따라서, 길이 보상 실린더(4206(2)가 본체 길이 감지 요소(3201(i))의 길이방향 변위로 인해 회전하면, 길이 보상 슬라이더(4208(3))(슬라이더(3219)와 같음)가 길이방향으로 이동하도록 강제된다.
제4 튜브(4208)는 또한 서로에 대해 180도 접선방향 회전되어 위치되고 선형 안내 스트립으로서 작용하는 2개의 길이방향 연장 스트립(4265, 4267)을 갖는 실린더(4208(5))를 포함한다. 선형 안내 스트립(4265, 4267)은 길이 보상 실린더(4206(4))와 함께 회전할 수 있도록 길이 보상 실린더(4206(2))(슬라이더(3218)로서 작용)에 부착, 예를 들어 용접된다. 이들 2개의 길이방향 연장 스트립(4265, 4267)들 사이에, 제4 튜브(4208)는 서로에 대해 180도 접선방향으로 회전된 2개의 길이 보상 슬라이더(4208(4))(슬라이더(3219)로서 작용)를 포함한다. 각각의 길이 보상 슬라이더(4208(4))는 원주방향에 대해 대향하는 각도로 배향된 2개의 슬롯(이들 슬롯은 도 34의 실시예에서 슬롯(3214, 3216)에 필적한다)을 포함한다. 이들 슬롯(4258, 4260)은 각각의 조향 와이어부(도 34의 16(i,1), 16(i,2)와 같음)에 부착된 각각의 돌출부(4262, 4264)를 수용한다. 참고로, 도 42e는 구현될 수 있는 방법을 도시한다. 스트립(4265, 4267)은 길이 보상 실린더(4206(4))가 회전하지 않으면 길이 보상 슬라이더(4208(4))가 접선방향/원주방향으로 이동할 수 없도록 하고 길이 보상 슬라이더(4208(4))를 길이방향으로 안내한다. 한편, 길이 보상 실린더(4206(4))가 본체 길이 감지 요소(3201(i))의 길이방향 변위로 인해 회전하면, 길이 보상 슬라이더(4208(4))(슬라이더(3219)와 같음))가 길이방향으로 이동하도록 강제된다.
도 42e는 제5 튜브(4210)를 도시한다. 이러한 제5 튜브(4210)는 선형 안내부(4278(i))를 갖는 다음의 '고정된 세계' 실린더(4277)를 포함한다. 2개의 인접한 선형 안내부(4278(i), 4278(i+1))들 사이에, 제5 튜브(4210)는 조향 와이어(16(i))의 제1 부분(4270(i,1))(16(i,1)와 유사) 및 제2 부분(4274(i,2))(조향 와이어(16(i))의 16(i,2)와 유사)을 수용하는 길이방향 개구(4268)를 갖는다. 선형 안내부(4278(i))를 갖는 고정된 세계 실린더(4277)는 예를 들어 레이저 용접에 의해 하나 이상의 부착 위치(4276, 4280)에서 아래에 놓인 고정된 세계 실린더(4208(1))에 부착된다.
제1 조향 와이어부(4270(i))(조향 와이어부(16(i,1)))는 길이방향으로만 이동할 수 있고, 선형 안내부(4278(i))는 접선방향/원주방향으로의 이동을 방지한다. 제2 조향 와이어부(4274(i))(조향 와이어부(16(i,2)))도 마찬가지이다.
그 원위 단부에서, 제1 조향 와이어부(4270(i))는, 예를 들어 레이저 용접에 의해 부착 위치(4272)에서 제3 부착 슬라이더(4242(i))에 부착된다. 그 근위 단부에서, 제1 조향 와이어부(4270(i))는 부착 위치(4273)에서 슬롯(4258) 내의 돌출부(4262)에 부착된다. 그 원위 단부에서, 제2 조향 와이어부(4274(i))는 예를 들어 레이저 용접에 의해 부착 위치(5275)에서 슬롯(4260)의 돌출부(4264)에 부착된다. 따라서, 길이 보상 슬라이더(4206(4))가 회전하여 본체 길이 감지 요소의 길이방향 변위에 의해 강제되고, 근위 조향 와이어(16(i))를 고정 위치로 유지하는 경우, 선형 안내부(42645, 4267) 또한 길이 보상 슬라이더(4208(4))와 함께 회전하고, 돌출부(4262, 4264)는 조향 와이어(16(i))의 전체 길이 보상을 위해 필요한 거리에 걸쳐 필요한 길이방향으로 제1 조향 와이어부(4270(i))를 강제한다.
도 42f-42h는 돌출부(4262, 4264)가 적용되지 않고 내측으로 굴곡된 립에 의해 대체되는 실시예를 도시한다. 여기서, 그 근위 단부에, 제1 조향 와이어부(4270(i))는 슬롯(4258)에서 내측으로 굴곡된 립(4282)을 구비한다. 더욱이, 그 원위 단부에, 제2 조향 와이어부(4274(i))는 슬롯(4260)에서 내측으로 굴곡된 립(4284)을 구비한다. 도 42h는 확대된 스케일의 립(4284)을 도시한다.
도 42a-42h의 실시예의 4개의 조향 와이어(16(i)) 모두에 대해 메커니즘이 어떻게 작동하는지는 당업자에게 명백할 것이다. 더욱이, 메커니즘은 임의의 다른 개수의 조향 와이어 및 (숫자가 동일할 필요가 없는) 감지 요소의 개수에 대해서도 또한 작동한다.
실제로, 기구를 보호하고 제1 조향 와이어부(4270(i)) 및 제2 (근위) 조향 와이어부(4274(i))를 반경방향으로 제자리에 유지하는 도 42e에 나타낸 조립체 위에 제공된 마지막 관형 요소가 있다. 이러한 관형 요소는 도시되지 않는다. 더욱이, 실제로 내부 보호 관형 요소가 제1 튜브(4202) 내로 삽입될 것이다.
분명히, 도 42a-42h를 참조하여 전술된 실시예는 도 32-41b에 따라 제안된 바와 같은 주요 메커니즘의 하나의 가능한 실제 구현일 뿐이다. 발명의 범위 내에서, 훨씬 더 가능한 실제 구현이 구상 가능하다. 실시예에 기재된 것보다 적거나 더 많은 튜브형 요소를 구비하고 슬라이더, 조향 와이어 및 감지 와이어와 같은 요소가 실시예에 기재된 것과 상이한 튜브형 요소에 배열된 기구를 구축할 수 있다. 물론, 본 발명의 범위 내에서, 조향 와이어가 상이한 튜브형 요소에 본체 길이 감지 요소의 상단에 위치하거나 또는 그 반대의 경우에도 위치하는 기구를 구축할 수 있음을 또한 구상할 수 있다. 또한, 하나 이상의 길이 보상 슬라이더(슬라이더(3218))를 구비하고 별개의 조향 와이어 브릿징 요소가 도 35에서와 같이 이러한 슬라이더를 연결할 수 있는 기구를 구상할 수 있다. 또한, 도 36에서와 같이 각각 고유의 길이 보상 메커니즘을 구비하는 하나 이상의 본체 길이 감지 요소 그룹을 구비하는 튜브형 기구를 구상할 수 있다. 또한, 기구의 팁에 2개 이상의 조향가능한 섹션을 구비하고 하나의 본체 길이 감지 와이어 입력을 구비하는 기구가 도 39에서와 같이 2개 이상의 세트의 조향 와이어의 길이를 동시에 보상할 수 있는 기구를 구상할 수 있다. 또한, 도 32-41b에 나타낸 것과 같은 메커니즘의 다른 측면의 다른 조합도 가능하며, 예를 들어 도 37과 같은 2개 세트의 본체 길이 감지 와이어가 도 39와 같은 2개 세트의 조향 와이어와 결합된 기구를 구상할 수 있다.
파단 요소.
상술한 조향가능한 기구에서는, 제조 중에 파단 요소가 적용된다. 파단 요소의 예 및 제조 중에 이들이 사용될 수 있는 방법은 본 출원인의 WO2016/089202호에 처음으로 상세히 설명되어 있다.
일반적으로, 예를 들어 파단 요소(1629(j))를 참조하여 설명된 바와 같이, 그러한 파단 요소는 다음과 같은 방식으로 설계될 수 있다. 파단 요소는 다른 요소가 튜브로부터 절단되는 것과 동일한 공정 단계에서 제조된다. 파단되기 전에, 각각의 파단요소는 2개의 튜브 부분의 대향하는 부분에 부착된다. 이러한 방식으로, 이들은 이들 2개의 대향하는 부분을 함께 유지하고 절단 공정 후에 2개의 부분이 서로 떨어지는 것을 방지한다. 이들 대향하는 부분은 조작 중에 파단 요소 내 응력이 주변 재료 및/또는 구조체 내 응력보다 더 증가할 기하학적 형상을 갖는다. 따라서, 이들을 서로에 대해 이동시키려고 하는 것과 같은 편향 또는 충분히 높은 힘이 2개의 대향하는 부분에 가해질 경우, 파단 요소 내 응력이 튜브 재료의 항복 응력보다 상승하여 파단 요소의 영구적 편향을 야기한다. 훨씬 더 많은 편향 또는 더 높은 힘을 가하면 응력이 파단 요소의 궁극적인 인장 응력에 도달하는 결과를 초래하며, 그 이유는 2개의 부분에서 전개된 바와 같은 응력이 그들의 항복 응력 미만으로 유지되기 때문에 2개의 부분의 영구적 변형을 야기하지 않는다.
이와 같이, 상이한 튜브들이 서로 삽입되어 더 이상 요소들이 떨어질 수 없는 상태에서 최종 조향가능한 기구에서 서로에 대해 독립적으로 이동가능해야 하는 튜브들의 요소들이 분리될 수 있다. 즉, 조향가능한 기구가 마무리되고 모든 튜브들이 서로 삽입되어 서로 부착되어야 하는 요소들이 부착된 상태에서 파단 과정이 수행되는 것이 바람직하다.
이는 도 43, 44 및 45에 개략적으로 도시되어 있다. 도 43은 튜브(4300)의 제1 튜브 부분(4302) 및 제2 튜브 부분(4304)에 부착된 파단 요소(4306)를 나타낸다. 여기서, 파단 요소(4306)는 작은 브릿지를 통해 제1 및 제2 튜브 부분(4302, 4304)에 부착된 작은 디스크의 형태를 갖는다. 도 43에서 제1 및 제2 튜브 부분(4302, 4304)은 튜브(4300)의 길이방향으로 서로에 대해 상대적으로 이동할 수 있다. 대향하는 제1 및 제2 부분(4302, 4304)에 대한 파단 요소(4306)의 브릿지는 일단 서로에 대해 이동하고 상기 응력 조건이 적용되면 파단될 것이다.
도 44는 조립 동안 작은 브릿지 형태의 파단 요소(4306)에 의해 서로 부착된 상태로 유지되는 2개의 대향하는 제1 및 제2 튜브 부분(4302, 4304)을 갖는 실시예를 도시한다. 이러한 실시예에서, 대향하는 제1 및 제2 튜브 요소(4302, 4304)는 화살표(4402)로 표시된 바와 같이 도면의 표면에서 서로에 대해 회전할 수 있다. 일단 이들이 서로에 대해 회전하면, 전술한 바와 같이 파단 요소(4306) 내부의 응력이 최종 인장 응력 이상으로 상승하기 때문에 순간 파단 요소(4306)가 파단될 때까지 대향하는 튜브 요소(4306)의 주변 재료 내부에 다른 힘이 전개된다.
도 45는 화살표(4502)로 나타낸 바와 같이 제1 및 제2 튜브 부분(4302, 4304)이 서로에 대해 회전할 수 있는 도 44에 나타낸 것에 대한 대안을 도시한다. 이제, 파단 요소(4306)는 작은 브릿지에 의해 2개의 대향 튜브 부분(4302, 4304)에 부착된 작은 디스크의 형상을 갖는다. 이러한 실시예에서, 이러한 브릿지들은 전술한 응력 조건들 하에서 파단될 것이다.
도 43, 44 및 45는 서로 상대적으로 길이방향으로 이동하거나 서로 상대적으로 회전할 수 있는 2개의 대향 튜브 부분(4302, 4304)들 사이의 파단 요소(4306)의 적용을 도시하지만, 사용 중에 충분히 큰 운동이 결국 이러한 파단 요소(4306)를 파단할 것이기 때문에, 조향 기구의 사용에 있어서 서로 상대적으로 이동하는 2개의 대향 튜브 부분(4302, 4304)들 사이의 조향가능한 기구 내의 모든 곳에서 사용될 수 있다. 파단 요소(4306)를 파단하기 위한 다른 메커니즘은 낮은 또는 높은 사이클 피로를 파단 요소에 인가함으로써 달성될 수 있다. 파단 요소 내의 응력은 피로 한계치 이상으로 상승되어 피로 파단을 야기한다. 이러한 피로 한계는 전술한 궁극의 인장 응력보다 낮다는 것에 유의한다. 모든 경우에 파단 요소(4306)가 부착된 2개의 대향하는 튜브 요소의 주변 구조/재료 내의 응력은 적어도 튜브 재료의 항복 응력 미만으로 유지된다. 여러 피로 사이클을 적용하여 파단하는 공정은 바람직하게 조향가능한 기구가 마무리되고 모든 튜브가 서로 삽입될 때 수행되며, 서로 부착되어야 하는 요소가 부착되어 있다.
도 46-49는 파단 요소, 즉 용융 요소에 대한 대안적인 구조를 도시한다.
도 46은 절단 공정 후에 제2 튜브 부분(4304)에 부착되는 더 큰 부분(4606) 및 제1 튜브 부분(4306)에 부착되는 작은 브릿지(4604)를 갖는 용융 요소의 일 예를 도시한다. 여기서, 제1 및 제2 튜브 부분(4302, 4304)은 조향가능한 기구의 정상적인 사용 동안 서로에 대해 회전하도록 의도된다. 이제, 용융 요소(4604/4606)에 에너지 빔, 예를 들어 레이저 빔이 조사되어 용융되고 더 큰 부분(4606)의 용융된 재료는 제2 튜브 요소(4304)를 도시된 튜브 내부의 튜브 부분에 부착한다. 동시에, 용융 요소의 작은 브릿지(4604)가 분리되기 때문에 제1 및 제2 튜브 부분(4302, 4304)들 사이의 부착이 해제된다.
도 46은 용융 요소가 제2 튜브 부분(4304)에 부착된 둥근 더 큰 부분(4606)을 갖는 실시예를 나타내는 반면, 도 47은 더 큰 부분(4606)이 직사각형 형상을 갖는 실시예를 도시한다. 다른 형상들도 또한 본 발명의 개념으로부터 벗어나지 않고 가능하다.
도 48, 49는 상이한 가능한 형상을 갖는 더 작은 브릿지(4604(1), 4604(2), 4604))만을 갖는 용융 요소를 도시한다. 또한 다른 형상이 적용될 수도 있다. 제1 및 제2 튜브 요소(4302)들 사이의 부착을 해제하기 위해, 다시 에너지 빔, 예를 들어 레이저 빔이 더 작은 브릿지(4604(1), 4604(2), 4604))로 지향되어 증발한다.
도 46-49는 사용 중에 서로에 대하여 회전하도록 의도된 2개의 대향 튜브 부분(4302, 4304)들 사이의 용융 요소(4604/4606)의 적용을 보여주지만, 이들은 회전, 길이방향, 반경방향 또는 접선방향과 같은 조향 기구의 사용에 있어서 서로에 대하여 이동하는 2개의 대향 튜브 부분들 사이의 조향가능한 기구 내의 모든 곳에서 사용될 수 있다.
용융 요소가 또한 여러 단계, 즉 용융 요소가 부분적으로만 증발되는 제1 단계 및 용융 요소의 나머지 부분이 상기 설명된 파쇄 공정 또는 여러 피로 사이클을 적용하는 공정 중 어느 하나에 의해 파단되는 제2 단계를 적용함으로써 2개의 튜브 부분 사이의 부착부를 방출하도록 설계될 수 있음이 관찰된다.
용융 공정은 에너지 빔에 의해, 예를 들어 주변 튜브 내의 적절한 개구를 통해 용융 요소에 도달할 수 있는 한, 조향가능한 기구의 제조 동안 임의의 적절한 순간에 수행된다.
도 43-49를 참조하여 설명된 파단 요소 및 용융 요소는 도 1-42를 참조하여 설명된 조향가능한 기구의 튜브 중 임의의 튜브에 적용될 수 있다.
일반적인 진술.
재료 제거 수단은 재료 또는 워터 제트 절단 빔을 용융 및 증발시키는 레이저 빔일 수 있고, 이러한 빔은 0.01 내지 2.00 mm의 폭, 보다 일반적으로 0.015 내지 0.04 mm의 폭을 가질 수 있다. 따라서 튜브의 인접한 부분들 사이의 슬롯들은 0.01-2.00 mm, 보다 구체적으로 0.015-0.04 mm의 최소 폭을 가질 수 있다.
튜브들의 벽 두께는 이들의 용도에 의존한다. 의료 용도의 경우, 벽 두께는 0.03-2.0 mm, 바람직하게 0.03-1.0 mm, 더욱 바람직하게 0.05-0.5 mm, 및 가장 바람직하게 0.08-0.4 mm의 범위 내에 있을 수 있다. 튜브들의 직경은 이들의 용도에 의존한다. 의료 적용의 경우, 직경은 0.5-20 mm, 바람직하게 0.5-10 mm, 더욱 바람직하게 0.5-6 mm의 범위 내에 있을 수 있다. 인접한 튜브들 사이의 반경방향 플레이는 0.01-0.3 mm의 범위 내에 있을 수 있다.
하나의 튜브 내의 길이방향 및 다른 요소는, 기구의 근위 단부에 있는 조향 와이어로부터 기구의 원위 단부에 있는 기구의 굴곡가능한 부분으로 길이방향 운동을 전달하여 굴곡할 수 있도록 동작가능하도록 인접한 튜브 내의 길이방향 및 다른 요소들에 부착될 수 있다. 이는 본 출원인의 WO 2017/213491호(예를 들어, 그 PCT 출원에서의 도 12, 13a 및 13b)에 상세히 설명되어 있다.
본 발명의 범위가 앞서 논의된 예에 제한되지 않고, 첨부된 청구항들에 정의된 발명의 범위를 벗어나지 않고, 그것의 여러 수정 및 수정이 가능하다는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 본 발명이 도면들 및 기재에 상세하게 예시되고 기술되었지만, 그러한 예시 및 기재는 단지 예시적이거나 예시적인 것으로, 제한적이지 않은 것으로 간주된다. 본 발명은 개시된 실시예들에 제한되지 않고, 이점에 도달할 수 있는 개시된 실시예들의 임의의 조합을 포함한다.
개시된 실시예들에 대한 변형은 청구된 발명을 실시하는 기술분야의 기술자에 의해, 도면, 기재 및 첨부된 청구항들의 연구로부터 이해되고 효과적일 수 있다. 설명 및 청구항들에서, "구성"이라는 단어는 다른 요소들을 배제하지 않고, 부정관사는 복수를 배제하지 않는다. 사실상, 그것은 "적어도 하나"를 의미하는 것으로 해석된다. 특정 특징들이 서로 상이한 종속항들에서 인용된다는 사실만으로, 이들 특징들의 조합이 이점을 위해 사용될 수 없다는 것을 나타내는 것은 아니다. 청구항들에서의 임의의 참조부호는 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 고려되어서는 안 된다. 전술한 실시예들 및 양상들의 특징들은 이들의 결합이 명백한 기술적 충돌을 초래하지 않는 한 결합될 수 있다.
Claims (18)
- 적어도 제1 튜브(1601; 1619); 상기 제1 튜브(1601; 1619)를 둘러싸는 제2 튜브(1620), 및 상기 제2 튜브(1620)를 둘러싸는 제3 튜브(1602; 1621)를 포함하는 원통형 기구로서,
상기 원통형 기구는 적어도 하나의 편향가능한 팁 섹션(1613), 조향 섹션(1618), 팁 섹션(1613)과 조향 섹션(1618) 사이의 가요성 본체 섹션(1615), 길이 보상 섹션(1617), 및 팁 섹션(1613)이 하나 이상의 조향 와이어(16(i))를 원통형 기구의 길이방향으로 이동시킴으로써 편향될 수 있도록 조향 섹션(1618)으로부터 팁 섹션(1613)으로 연장되는 하나 이상의 조향 와이어(16(i))를 포함하고,
상기 길이 보상 섹션(1617)은 조향 와이어 안내부에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸인 조향 와이어(16(i))의 제1 부분을 포함하고, 각각의 조향 와이어(16(i)) 및 관련 조향 와이어 안내부 양자는 제1 튜브(1619), 제2 튜브(1620), 또는 제3 튜브(1621) 중 적어도 하나의 일부분이고, 조향 와이어(16(i)) 및 관련 조향 와이어 안내부의 각각의 제1 부분은 가요성 본체 섹션(1615)의 굴곡에 의해 상기 가요성 본체 섹션(1615) 내부의 조향 와이어(16(i))의 제2 부분의 길이 변화를 변형하도록 구성된 만곡된 구성을 갖는 길이 보상 요소로서 구성되는,
원통형 기구.
- 제1항에 있어서,
상기 만곡된 구성은, 중심축(1622)으로부터 반경방향 외측으로 연장되는 것, 중심축(1622)을 향해 반경방향 내측으로 연장되는 것, 중심축(1622)에 대해 접선방향으로 연장되는 것, 또는 상기 기구의 중심축을 중심으로 나선형으로 형성되는 것 중 적어도 하나인,
원통형 기구.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 조향 와이어 안내부는 각각의 조향 와이어(16(i))의 제1 부분과 나란하게 적어도 하나의 길이방향 안내 요소 길이 보상부(1620a(2,i), 1620b(2,i))를 포함하고, 상기 적어도 하나의 길이방향 안내 요소 길이 보상부(1620a(2,i), 1620b(2,i))는 상기 조향 와이어(16(i))의 일부분인 제1 튜브(1619), 제2 튜브(1620) 또는 제3 튜브(1621) 중 동일한 적어도 하나의 일부분인,
원통형 기구.
- 제3항에 있어서,
상기 적어도 하나의 길이방향 안내 요소 길이 보상부(1620a(2,i), 1620b(2,i))는 각각의 조향 와이어(16(i))의 제1 부분의 상이한 측면을 따라 2개의 길이방향 안내 요소 길이 보상부(1620a(2,i), 1620b(2,i))를 포함하는,
원통형 기구.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 길이 보상 섹션(1617)에서, 하나의 조향 와이어(16(i))와 관련된 조향 와이어 안내부는 제1 튜브(1619)의 일부분인 내측 조향 와이어 안내부(1619(2,i))와, 제3 튜브(1621)의 일부분인 외측 조향 와이어 안내부(1621(2,i))를 포함하는,
원통형 기구.
- 제5항에 있어서,
상기 길이 보상 섹션(1617)에서, 조향 와이어 안내부는 조향 와이어(16(i))에 접선방향으로 인접하게 위치되고, 내측 조향 와이어 안내부(1619(2,i)) 또는 외측 조향 와이어 안내부(1621(2,i)) 중 적어도 하나에 부착된 하나 이상의 반경방향으로 배향된 립(1623)을 포함하는,
원통형 기구.
- 제5항에 있어서,
상기 길이 보상 섹션(1617)에서, 조향 와이어 안내부는 적어도 하나의 조향 와이어(16(i)) 내에 슬라이딩가능하게 배열되는 하나 이상의 아일랜드(1625(j))를 포함하여 적어도 하나의 조향 와이어(16(i))의 접선방향 이동을 제한하는,
원통형 기구.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 방향으로 모두 연장되는 제1 바(1645(1)) 및 제2 바(1645(2))와, 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 모두 연장되는 제3 바(1645(3)) 및 제4 바(1645(4))를 갖는 정방형 요소(1645)가 제공되고, 제1 및 제2 바(1645(1), 1645(2))는 길이 보상 섹션(1617)에서 하나의 조향 와이어 및 관련 조향 와이어 안내부의 대향 세트의 정점에 슬라이딩가능하게 연결되고, 제3 및 제4 바(1645(3), 1645(4))는 길이 보상 섹션(1617)에서 조향 와이어 및 관련 조향 와이어 안내부의 다른 대향 세트의 정점에 슬라이딩가능하게 연결되는,
원통형 기구.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
하나의 조향 와이어(16(i))의 일부분은 적어도 하나의 편향가능한 팁 섹션(1613), 조향 섹션(1618), 가요성 본체 섹션(1615), 및 길이 보상 섹션(1617)으로부터 적어도 2개의 상이한 섹션 내의 제1, 제2 및 제3 튜브(1619, 1620, 1621) 중 상이한 하나에 위치되는,
원통형 기구.
- 적어도 하나의 편향가능한 팁 섹션(1301; 1613), 조향 섹션(1618), 팁 섹션(1613)과 조향 섹션(1618) 사이의 가요성 본체 섹션(1615), 길이 보상 섹션(1617), 및 팁 섹션(1613)이 하나 이상의 조향 와이어(16(i))를 원통형 기구의 길이방향으로 이동시킴으로써 편향될 수 있도록 조향 섹션(1618)으로부터 팁 섹션(1613)으로 연장되는 하나 이상의 조향 와이어(16(i), 1309(i))를 포함하는 원통형 기구로서,
상기 원통형 기구는 본체 섹션(1615) 및 길이 보상 섹션(1617) 내부의 각 조향 와이어(16(i), 1309(i))에 대한 보우덴 케이블 배열체(Bowden cable arrangement)를 포함하고, 각각의 보우덴 케이블 배열체는 적어도 하나의 조향 와이어(16(i), 1309(i)) 및 조향 와이어 안내부를 포함하며, 각각의 조향 와이어 안내부는 팁 섹션(1301; 1613)과 본체 섹션(1303; 1615) 사이의 전이 지점에서 원통형 기구에 부착된 원위 조향 와이어 안내 단부와, 길이 보상 섹션(1617) 내부로 연장되는 근위 조향 와이어 안내 단부를 갖고, 상기 원통형 기구는 근위 조향 와이어 안내 단부 중 하나의 길이방향 이동을 감지하도록 각각 구성된 하나 이상의 센서(1663(i)), 본체 섹션(1303; 1615)의 굴곡으로 인해 관련된 근위 조향 와이어 안내 단부의 길이방향 이동을 보상하도록 하나의 조향 와이어(16(i), 1309(i))의 길이방향 이동을 제어하도록 각각 구성된 하나 이상의 액추에이터(1665(i))를 갖는,
원통형 기구.
- 제10항에 있어서,
각각의 센서(1663(i))는 센서 신호를 프로세서에 전송하도록 구성되고, 상기 프로세서는 각각의 액추에이터(1665(i))가 관련된 조향 와이어(16(i), 1309(i))의 보상된 길이방향 이동을 수행하도록 관련된 센서 신호에 따라 각각의 액추에이터(1665(i))에 대한 작동 신호를 생성하도록 구성되는,
원통형 기구.
- 제10항에 있어서,
각각의 센서는, 각각의 액추에이터(1665(i))가 관련된 근위 조향 와이어 안내 단부에 기계적으로 결합되고, 본체 섹션 굴곡 동안에 근위 조향 와이어 안내 단부와 함께 이동하고 상기 액추에이터(1665(1))에 의해 수신되는 작동 신호가 없는 한 조향 와이어(16(i), 1309(i))가 관련된 조향 와이어 안내부의 외측에 근위로 연장되는 거리를 일정하게 유지하도록 기계적 커플링으로서 구현되는,
원통형 기구.
- 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 조향 와이어 안내 근위 단부를 위한 브레이크 장치(1671(i))를 포함하고, 각각의 브레이크 장치(1671(i))는 각각의 근위 조향 와이어 안내 단부의 길아방향 이동을 허용 또는 차단하도록 구성되는,
원통형 기구.
- 적어도 제1 튜브(1601; 1619), 상기 제1 튜브(1601; 1619)를 둘러싸는 제2 튜브(1620), 및 상기 제2 튜브(1620)를 둘러싸는 제3 튜브(160, 1621)를 포함하는 원통형 기구로서,
상기 원통형 기구는 적어도 하나의 편향가능한 팁 섹션(1613), 조향 섹션(1618), 팁 섹션(1613)과 조향 섹션(1618) 사이의 가요성 본체 섹션(1615), 길이 보상 섹션(1617), 및 팁 섹션(1613)이 하나 이상의 조향 와이어(16(i))를 원통형 기구의 길이방향으로 이동시킴으로써 편향될 수 있도록 조향 섹션(1618)으로부터 팁 섹션(1613)으로 연장되는 하나 이상의 조향 와이어(16(i))를 갖고, 각각의 조향 와이어(16(i))는 제1 튜브(1619), 제2 튜브(1620) 또는 제3 튜브(1621) 중 적어도 하나의 일부분을 포함하고, 상기 길이 보상 섹션(1617)에서, 각각의 조향 와이어(16(i))는 제1 부분 및 제2 부분을 포함하고, 상기 제1 부분은 돌출부(16(i,9))를 포함하고, 상기 제2 부분은 상기 돌출부를 수용하는 리세스(16(i,8))를 포함하고, 상기 돌출부(16(i,9)) 및 리세스(16(i,8)) 양자는 원통형 기구의 접선방향에 대해 경사지고, 본체 섹션(1615)의 굴곡으로 인해 본체 섹션(1615) 내의 하나 이상의 조향 와이어(16(i))의 길이 변화를 보상하도록 구성된,
원통형 기구.
- 적어도 하나의 편향가능한 팁 섹션(1301), 조향 섹션(1307), 팁 섹션(1301)과 조향 섹션(1307) 사이에 위치된 적어도 하나의 가요성 본체 섹션(1303), 적어도 하나의 가요성 본체 섹션(1303)과 조향 섹션(1307) 사이의 위치에 위치된 길이 보상 섹션(3200), 및 팁 섹션(1301)이 하나 이상의 조향 와이어(16(i))를 원통형 기구의 길이방향으로 이동시킴으로써 편향될 수 있도록 조향 섹션(1307)으로부터 편향가능한 팁 섹션(1301)으로 연장되는 하나 이상의 조향 와이어(16(i))를 갖는 원통형 조향가능한 기구로서,
적어도 하나의 조향 와이어(16(i))에 대해, 적어도 하나의 가요성 섹션(1307)에 부착된 제1 단부와, 길이 보상 섹션(3200) 내로 연장되는 제2 단부를 가지며, 적어도 하나의 가요성 섹션(1307)의 굴곡으로 인해 적어도 하나의 가요성 섹션(1307) 내에서 길이방향으로 이동한 다음, 제1 슬라이더(3218; 4206(2); 4206(4))가 원통형 조향가능한 기구의 접선방향으로 이동하게 하도록 구성된 하나 이상의 감지 요소(3201(i)); 및
적어도 하나의 제2 슬라이더(3219; 3219a, 3219b; 4208(3); 4208(4))로서, 각각의 제2 슬라이더(4208(3); 4208(4))는 하나의 제1 슬라이더(3218; 4206(2); 4206(4))와 함께 접선방향으로 이동하지만 하나의 제1 슬라이더(3218; 4206(2); 4206(4))와는 독립적으로 원통형 조향가능한 기구의 길이방향으로 이동하도록 구성된, 상기 적어도 하나의 제2 슬라이더(3219; 3219a, 3219b; 4208(3); 4208(4))
를 포함하고,
상기 적어도 하나의 조향 와이어(16(i))는 제1 조향 와이어부(16(i,1)) 및 제2 조향 와이어부(16(i,2))를 포함하고, 상기 제1 조향 와이어부(16(i,1)) 및 제2 조향 와이어부(16(i,2)) 양자는 적어도 하나의 제2 슬라이더(3219; 3219a; 3219b; 4208(3); 4208(4))에 연결되어, 적어도 하나의 제2 슬라이더가 접선방향으로 이동하는 경우 제1 조향 와이어부(16(i,1))와 제2 조향 와이어부(16(i,2)) 사이의 상호 길이방향 거리가 조절되는,
원통형 조향가능한 기구.
- 원통형 조향가능한 기구를 제조하는 방법으로서,
적어도 제1 튜브(4300)를 제공하는 단계;
적어도 하나의 파단 요소(4306)에 의해 서로 부착되는 제1 튜브 부분(4302)및 제2 튜브 부분(4304)을 생성하도록 적어도 제1 튜브 내에 슬롯 패턴을 형성하는 단계; 및
적어도 하나의 파단 요소(4306)에 수 개의 피로 사이클(fatigue cycles)을 적용함으로써 제1 튜브 부분(4302)과 제2 튜브 부분(4304) 사이의 부착을 해제하는 단계
를 포함하는,
방법.
- 원통형 조향가능한 기구를 제조하는 방법으로서,
적어도 제1 튜브(4300)를 제공하는 단계;
적어도 하나의 용융 요소(4604(1), 4604(2), 4604)에 의해 서로 부착되는 제1 튜브 부분(4302) 및 제2 튜브 부분(4304)을 생성하도록 적어도 제1 튜브 내에 슬롯 패턴을 형성하는 단계; 및
레이저 빔과 같은 에너지 빔을 용융 요소(4604(1), 4604(2), 4604)로 지향시킴으로써 제1 튜브 부분(4302)과 제2 튜브 부분(4304) 사이의 부착을 해제하는 단계
를 포함하는,
방법.
- 제17항에 있어서,
상기 용융 요소(4606)의 용융된 부분에 의해 제1 튜브 부분(4302) 또는 제2 튜브 부분(4304) 중 적어도 하나를 상기 제1 튜브 내부의 제2 튜브의 일부분에 부착하는 단계를 포함하는,
방법.
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL2028414 | 2021-06-08 | ||
| NL2028414A NL2028414B1 (en) | 2021-06-08 | 2021-06-08 | Steerable instrument for endoscopic or invasive applications |
| NL2030158 | 2021-12-16 | ||
| NL2030158 | 2021-12-16 | ||
| PCT/NL2022/050318 WO2022260518A1 (en) | 2021-06-08 | 2022-06-08 | Steerable instrument for endoscopic or invasive applications |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240017079A true KR20240017079A (ko) | 2024-02-06 |
Family
ID=82067498
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020247000513A KR20240017079A (ko) | 2021-06-08 | 2022-06-08 | 내시경적 또는 침습적 적용을 위한 조향가능한 기구 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP4351397A1 (ko) |
| KR (1) | KR20240017079A (ko) |
| WO (1) | WO2022260518A1 (ko) |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2684705A1 (en) * | 2007-05-31 | 2008-12-11 | Boston Scientific Limited | Active controlled bending in medical devices |
| CN103654694B (zh) * | 2008-02-05 | 2016-09-07 | 可控仪器制造公司 | 可操纵管 |
| JP5331826B2 (ja) | 2008-03-10 | 2013-10-30 | フォルティメディクス・サージカル・ベスローテン・フェンノートシャップ | 内視鏡用途のための器具を作製する方法及びこの方法を用いて得られる内視鏡用途のための器具 |
| ES2652417T3 (es) | 2008-04-18 | 2018-02-02 | Fortimedix Surgical B.V. | Instrumento para aplicaciones endoscópicas o similares |
| US20140018620A1 (en) | 2012-07-13 | 2014-01-16 | Fortimedix B.V. | Steerable tube for endoscopic applications |
| WO2015084157A1 (en) * | 2013-12-04 | 2015-06-11 | Fortimedix Surgical B.V. | Access device and assembly comprising such device |
| US11278704B2 (en) | 2014-12-05 | 2022-03-22 | Fortimedix Assets Ii B.V. | Method for manufacturing a steerable instrument and such steerable instrument |
| NL2016900B1 (en) | 2016-06-06 | 2017-12-13 | Fortimedix Surgical B V | Steerable instrument comprising a cylindrical diameter adaptation section |
| NL2019175B1 (en) | 2017-07-04 | 2019-01-14 | Fortimedix Surgical B V | Steerable instrument comprising a radial spacers between coaxial cylindrical elements |
| KR20210145189A (ko) | 2019-04-01 | 2021-12-01 | 포티메딕스 에셋츠 Ii 비.브이. | 슬롯형 구조체를 갖는 힌지를 포함하는 조종가능한 기구 |
-
2022
- 2022-06-08 WO PCT/NL2022/050318 patent/WO2022260518A1/en active Application Filing
- 2022-06-08 EP EP22730999.4A patent/EP4351397A1/en active Pending
- 2022-06-08 KR KR1020247000513A patent/KR20240017079A/ko unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP4351397A1 (en) | 2024-04-17 |
| WO2022260518A1 (en) | 2022-12-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10729885B2 (en) | Articulating mechanism with flex-hinged links | |
| JP7179623B2 (ja) | 円筒径適合セクションを備える操向型器具 | |
| US9393000B2 (en) | Jointed link structures exhibiting preferential bending, and related methods | |
| KR101057002B1 (ko) | 최소 침습 수술 기구 | |
| JP5305370B2 (ja) | 外科手術用ロボットのための連接式で交換可能な内視鏡 | |
| CN113164011B (zh) | 包括管元件的可操纵器械 | |
| KR102586530B1 (ko) | 동축 원통형 요소들 사이에 반경방향 스페이서를 포함하는 조종가능한 기구 | |
| JP2022528892A (ja) | スロット付き構造を有するヒンジを備えるステアラブル機器 | |
| JP2022512850A (ja) | 医用装置のための支持構造及びその製造方法 | |
| KR20240017079A (ko) | 내시경적 또는 침습적 적용을 위한 조향가능한 기구 | |
| JP7361260B2 (ja) | 操作可能なカテーテルシステムの関節シャフト、カテーテル、および作製方法 | |
| NL2028414B1 (en) | Steerable instrument for endoscopic or invasive applications | |
| NL2015185B1 (en) | Steerable instrument comprising a cylindrical diameter adaptation section. | |
| CN117715573A (zh) | 用于内窥镜或侵入性应用的可转向器械 | |
| US10779806B2 (en) | Cable sheaths and assemblies for use in curved medical and other tools | |
| NL2030128B1 (en) | Steerable instrument for endoscopic or invasive applications | |
| NL2028747B1 (en) | Steerable instrument for endoscopic or invasive applications | |
| NL2028739B1 (en) | Steerable instrument for endoscopic or invasive applications |