KR20110015557A - 내시경 용례 등을 위한 장비 - Google Patents

Abstract

내시경 용례 등을 위한 장비는, 가요성 부분(52, 54)이 있는 핸들링 단부 부분 및 그 반대쪽 단부(56, 59)에 위치한 작동 수단을 구비하는 튜브형 부재와, 작동 수단의 운동을 핸들링 단부 부분으로 전달하여 핸들링 단부 부분의 배향을 변경시키는 종방향 요소를 포함하며, 그 핸들링 단부 부분은 적어도 2개의 독립된 가요성 부분을 포함하고, 작동 단부 부분은 상응하는 개수의 작동 수단을 포함하며, 각각의 작동 수단은 가요성 부분 중 하나의 배향을 변경시키도록 그 자신에 해당하는 세트의 종방향 요소 세트에 의해 핸들링 단부 부분의 일부분에 연결된다.

Description

내시경 용례 등을 위한 장비{AN INSTRUMENT FOR ENDOSCOPIC APPLICATIONS OR THE LIKE}

본 발명은, 가요성 부분이 있는 핸들링 단부 부분 및 다른 쪽 단부 부분에 위치한 작동 수단을 구비한 튜브형 부재, 및 작동 수단의 운동을 핸들링 단부 부분으로 전달하여 핸들링 단부 부분의 배향을 변경시키는 종방향 요소를 포함하는 내시경 용례 등을 위한 장비에 관한 것이다.

그러한 장비는 EP-A-1 708 609로부터 공지되어 있는 것으로, 통상 최소 침습 수술과 같은 용례에 이용되고 있지만, 도달하기 어려운 위치에서의 기계 또는 전기 설비의 검사 또는 수리와 같은 기타 용도에도 적용될 수 있다.

그러한 공지의 장비에서, 작동 단부 부분의 굴곡 운동은 종방향 요소에 의해 핸들링 단부 부분으로 전달되어, 핸들링 단부 부분, 특히 핸들링 단부 부분의 가요성 부분의 상응하는 굴곡 운동을 야기한다. 이러한 구조로 인해, 가요성 부분의 굴곡 배향은 한번에 하나의 방향으로만 제한되어, 그러한 형태의 장비의 적용이 제한된다. 이는 2개의 내시경 장비가 나란히 배치된 평행 상태로 이용되는 상황에서 상호 구상적 방해(mutual spherical hindrance)로 인해 핸들링 단부 부분을 동일한 지점으로 향하게 할 수 없다는 점에서 특히 그러하다. 게다가, 몇몇 작업을 필요로 하는 지점에 이르는 접근로에 존재하는 몇몇 장애물로 인해 정해진 위치에서 항시 그 장비를 사용한다는 것은 불가능하다. 보다 구체적으로, 그러한 장비의 핸들링 단부 부분의 안내에 있어서 발전된 가능성을 부여하는 내시경 용례 등을 위한 장비가 필요하다.

따라서, 본 발명의 목적은 전술한 문제점을 피하고 보다 다양한 적용 가능성을 부여하는 상기한 형태의 장비를 제공하는 데에 있다.

그러한 목적 및 기타 목적은, 핸들링 단부 부분이 적어도 2개의 독립된 가요성 부분을 포함하고, 작동 단부 부분이 상응하는 개수의 작동 수단을 구비하며, 각각의 작동 수단이 가요성 부분들 중 하나의 배향을 변경시키도록 그 자신에 해당하는 세트의 종방향 요소에 의해 핸들링 단부 부분의 일부에 연결됨으로써 달성된다.

핸들링 단부 부분이 독립적으로 제어 가능한 적어도 2개의 가요성 부분을 포함한다는 점으로 인해, 보다 복잡한 굴곡을 형성하여, 곤란한 위치에 보다 잘 접근하게 하고 그 장비의 보다 다양한 용도를 가능하게 할 수 있다. 예를 들면, 핸들링 단부 부분에 2개의 가요성 부분이 있는 경우, S형 굴곡을 형성하여, 동일한 수술 지점에 접근하는 데에 평행한 내시경 장비를 이용하게 할 수 있다.

본 발명의 다른 특징 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 장비의 계략적인 단면도이고,
도 2는 제1 작동 단계를 나타내는 도 1의 장비의 개략적인 단면도이며,
도 3은 제2 작동 단계를 나타내는 도 1의 장비의 개략적인 단면도이고,
도 4는 도 1에 대해 변형된 본 발명에 따른 장비의 실시예를 나타내는 개략적인 단면도이며,
도 5는 도 4에 대해 변형된 본 발명에 따른 장비의 실시예를 나타내는 개략적인 단면도이고,
도 6은 도 4 및 도 5에 대해 변형된 본 발명에 따른 장비의 실시예를 나타내는 개략적인 단면도이며,
도 7은 본 발명에 따른 장비에 이용되는 액추에이터의 사시도이고,
도 8은 본 발명에 따른 장비에 이용되는 액추에이터의 변형예의 사시도이며,
도 9는 4레벨 제어 시스템을 갖는 본 발명에 따른 장비의 실시예의 개략적인 단면도이고,
도 10은 도 9에 따른 장비를 중립 위치로 나타내는 개략도이며,
도 11은 제어 시스템의 1개의 레벨이 작동되고 있는 상태에서의 도 9에 따른 장비의 개략도이고,
도 12는 제어 시스템의 2개의 레벨이 작동되고 있는 상태에서의 도 9에 따른 장비의 개략도이며,
도 13은 제어 시스템의 4개의 레벨이 작동되고 있는 상태에서의 도 9에 따른 장비의 개략도이고,
도 14는 동일한 층 또는 원통형 요소 내에 위치하는 4개의 레벨의 작동을 갖는 본 발명에 따른 장비의 일부분의 개략적 사시도이며,
도 15는 외부층 또는 원통형 요소의 일부분을 제거한 상태에서의 도 14의 장비의 개략적 사시도이고,
도 16은 내시경 용례에서의 본 발명의 장비의 가능한 적용례를 나타내는 도면이며,
도 17은 도 16의 라인 XVII-XVII에 따른 단면도이고,
도 18은 4개의 레벨이 제1 층 또는 원통형 요소에 있고 나머지 4개의 레벨이 다른 층 또는 원통형 요소에 있는 8개의 레벨의 작동을 갖는 본 발명에 따른 장비의 일부분의 개략적 사시도이며,
도 19는 외부층 또는 원통형 요소의 일부분을 제거한 상태에서의 도 18의 장비의 개략적 사시도이고,
도 20a, 도 20b, 도 20c 및 도 20d는 본 발명에 따른 내시경 장비의 용례를 나타내는 개략도이며,
도 21a, 도 21b, 도 21c 및 도 21d는 본 발명에 따른 내시경 장비의 용례에서의 변형예를 나타내는 개략도이다.

첨부 도면에 도시한 장비는 의료용 내시경 용례에 이용될 수 있지만, 도달이 곤란하였을 기계 또는 장비의 일부를 핸들링 또는 관찰하기 위한 기술적 용례와 같은 기타 용례에서 이용될 수 있다는 점에서 그 용도가 제한되진 않는다. 상세한 설명에서 이용하고 있는 내시경 장비도 역시 그 용례에 포함될 것이다.

도 1에 도시한 장비는 4개의 층 또는 원통형 요소, 즉 제1 내부층 또는 원통형 요소(1), 제2 중간층 또는 원통형 요소(2), 제3 중간층 또는 원통형 요소(3), 및 제4 외부층 또는 원통형 요소(4)를 포함하며, 이들 4개의 요소(1, 2, 3, 4)는 도시한 바와 같이 동축으로 배치되어 서로에 둘러싸여 있다.

제1 내부층 또는 원통형 요소(1)는 그 길이를 따라 확인할 수 있는 바와 같이 제1 강성 링(11), 제1 가요성 부분(12), 제1 중간 강성 부분(13), 제2 가요성 부분(14), 제2 중간 강성 부분(15), 제3 가요성 부분(16), 및 제2 강성 단부 부분(17)으로 이루어지며, 제1 강성 링(12)은 몇몇 작업을 수행하기 위해 도달하기 곤란한 멀리 떨어진 곳에서 이용될 수 있음을 의미하는 핸들링 단부 부분이며, 제2 강성 단부 부분(17)은 다른쪽 단부 부분(11)의 운동을 제어하는 데에 이용됨을 의미하는 그 장비의 작동 단부 부분으로서 이용된다.

제1 또는 내부 중간층 또는 원통형 요소(2)는 그 종방향으로 확인할 수 있는 바와 같이, 제1 강성 링(21), 제1 가요성 부분(22), 제1 중간 강성 부분(23), 제2 가요성 부분(24), 제2 중간 강성 부분(25), 제3 가요성 부분(26), 및 제2 강성 단부 부분(27)으로 이루어진다. 제1 강성 링(21), 제1 가요성 부분(22), 제1 중간 강성 부분(23), 제2 가요성 부분(24), 제2 중간 강성 부분(25), 제3 가요성 부분(26), 및 제2 강성 단부 부분(27)의 종방향 치수는 제1 강성 링(11), 제1 가요성 부분(12), 제1 중간 강성 부분(13), 제2 가요성 부분(14), 제2 중간 강성 부분(15), 제3 가요성 부분(16), 및 제2 강성 단부 부분(17) 각각의 종방향 치수는 대략 동일하고, 또한 그 부분들과 동일한 위치를 차지한다.

제2 중간층 또는 원통형 요소(3)는 그 종방향을 따라 확인할 수 있는 바와 같이, 제1 강성 링(31), 제1 가요성 부분(32), 제2 강성 링(33), 가요성 부분(34), 제1 중간 강성 부분(35), 제1 중간 가요성 부분(36), 제2 중간 강성 부분(37), 제2 중간 가요성 부분(38), 및 제2 강성 단부 부분(39)으로 이루어진다. 제1 강성 링(31), 제1 가요성 부분(32)과 함께 제2 강성 링(33) 및 가요성 부분(34)을 합한 부분, 제1 중간 강성 부분(35), 제1 중간 가요성 부분(36), 제2 중간 강성 부분(37), 제2 중간 가요성 부분(38), 및 제2 강성 단부 부분(39)의 종방향 길이는 제1 강성 링(11), 제1 가요성 부분(12), 제1 중간 강성 부분(13), 제2 가요성 부분(14), 제2 중간 강성 부분(15), 제3 가요성 부분(16), 및 제2 강성 단부 부분(17) 각각의 종방향 치수와 대략 동일하며, 또한 그 부분들과 동일한 위치를 차지한다.

제4 외부 원통형 요소(4)는, 제1 강성 링(41), 제2 가요성 부분(42), 제1 중간 강성 부분(43), 제2 가요성 부분(44), 및 제2 강성 링(45)으로 이루어진다. 제2 가요성 부분(42), 제1 중간 강성 부분(43), 및 제2 가요성 부분(44)의 종방향 길이는 제2 가요성 부분(33), 제1 중간 강성 부분(34) 및 제1 중간 가요성 부분(35)의 종방향 치수와 대략 동일하며, 또한 그 부분들과 동일한 위치를 차지한다. 강성 링(41, 45)들은 단지 매우 짧은 길이를 갖는 데, 링(41)은 링(33)과 대략 동일한 길이를 갖고 그에 연결되는 반면, 링(45)은 단지 부분(45, 37)들 사이에서 적절한 연결을 형성하기에 충분한 길이로 강성 부분(37) 위로 연장한다. 강성 링(11, 21, 31)의 단부면은 서로 연결될 수 있고, 동일한 사항이 단부 부분(17, 27, 39)에도 적용된다.

원통형 요소(1, 2, 3, 4)의 내경 및 외경은, 원통형 요소(1)의 외경이 원통형 요소(2)의 내경과 거의 동일하고, 원통형 요소(2)의 외경이 원통형 요소(3)의 내경과 거의 동일하며, 원통형 요소(3)의 외경이 원통형 요소(4)의 내경과 거의 동일하여, 인접한 원통형 요소들의 서로에 대한 미끄럼 운동이 가능하도록 선택된다. 가요성 부분(12, 42, 14, 44, 16, 38)은 2008년 3월 10일자로 출원된 유럽 특허 출원 번호 제08 004 373.0호의 페이지 5의 제15-26행에 기재된 바와 같은 방법에 의해 얻을 수 있지만, 임의의 기타 적절한 프로세스가 가요성 부분들을 만드는 데에 이용될 수 있다. 그 밖의 부분(22, 23, 24, 25, 26, 34, 35, 36)은 상기한 유럽 특허 출원에 개시된 내시경 장비의 하나의 부분의 운동을 다른 부분 또는 링으로 전달하기 위한 종방향 요소에 상응한다. 그 유럽 특허 출원에 개시된 임의의 실시예가 본 발명에서 이용될 수 있다. 그 밖의 종방향 요소들은 또한 예를 들면 EP-A-1 708 609에 개시된 바와 같이 당업계에 공지된 임의의 기타 시스템에 의해 얻을 수 있다. 그러한 부분들에 이용되는 종방향 요소의 제조와 관련하여 적용 가능한 유일한 제한은 가요성 부분들이 함께 차지하고 있는 위치에서 장비의 총 가요성은 유지되어야 한다는 점이다.

전술한 바와 같은 상이한 층 또는 원통형 요소들은 다층 시스템을 제조하기에 적합하다면 임의의 공지의 프로세스에 의해 제조될 수도 있다. 다층 하에서는 내시경 장비가 작동 단부 부분의 운동을 핸들링 단부 부분으로 전달하도록 종방향 요소들의 적어도 2개의 별개의 시스템을 구비한다는 점을 이해해야 할 것이다. 상이한 원통형 요소들의 조립도 역시 동일한 방식으로 수행될 수 있다. 상이한 원통형 요소들을 제조하는 바람직한 프로세스가 본 명세서에 참조로 인용된 2008년 3월 10일자로 출원된 상기한 유럽 특허 출원 번호 제08 004 373.0호에 개시되어 있다.

전술한 바와 같은 구조를 이용하면 그 장비는 도 2 및 도 3과 관련하여 설명하는 바와 같이 이중 굴곡에 이용될 수 있다. 편의상, 원통형 요소들의 상이한 부분들은 구역(51 내지 60)에 따라 명명되었으며, 여기서 구역(51)은 강성 링(11, 21, 31)에 의해 형성된다. 구역(52)은 부분(32) 및 이와 동일한 위치를 차지하는 부분(12, 22)의 파트에 의해 형성된다. 구역(53)은 링(33, 41) 및 이와 동일한 위치를 차지하는 부분(12, 22)의 파트에 의해 형성된다. 구역(54)은 부분(34, 42) 및 이와 동일한 위치를 차지하는 부분(12, 22)의 파트에 의해 형성된다. 구역(55)은 부분(13, 23, 35, 43)에 의해 형성된다. 구역(56)은 부분(14, 24, 36, 44)에 의해 형성되고, 구역(57)은 링(45) 및 이와 동일한 위치를 차지하는 부분(15, 25, 37)의 파트에 의해 형성된다. 구역(58)은 부분(37) 및 이와 동일한 위치를 차지하는 부분(15, 25)에 의해 형성된다. 구역(59)은 부분(16, 26, 38)에 의해 형성되며, 구역(60)은 부분(17, 27, 39)에 의해 형성된다.

도 2에 도시한 바와 같이 내시경 장비의 핸들링 단부 부분을 작동시키기 위해, 구역(56)을 굴곡시키도록 구역(58)에 임의의 반경 방향으로 굴곡력을 가할 수 있다. 부분(37)과 링(33) 간에 부분(34, 35, 36)에 의해 형성된 종방향 요소에 의한 연결을 고려하면, 구역(56)의 그러한 굴곡 변형은 도시한 바와 같이 부분(35)의 종방향 변위에 의해 구역(54)에서의 굴곡 변형으로 전달된다. 구역(56)의 굴곡으로 인한 부분(24)의 굴곡 및 이에 따른 부분(23)의 종방향 변위는 부분(22)의 굴곡에 의해 완전히 흡수되며, 이 경우, 부분(22)이 부분(33)과 동일한 위치를 차지하고 있어 구역(52)에 해당하는 부분(22)의 나머지에는 어떠한 변형도 초래되지 않을 것이다.

이어서, 도 3에 도시한 바와 같이 굴곡력이 임의의 반경 방향으로 구역(60)에 가해져 구역(59)이 도시한 바와 같이 굴곡되는 경우, 링(21)과 부분(27) 사이의 부분(22, 23, 24, 25, 26)에 의해 형성된 종방향 요소들에 의한 연결로 인해 구역(52)의 굴곡이 이루어질 것이다. 구역(54)에서의 장비의 초기 굴곡은 이 굴곡이 구역(56)의 굴곡에 의해 전달되기 때문에 유지될 것이다. 이것이 장비의 핸들링 단부 부분에서 구역(52, 54)의 개별적인 굴곡에 의해 야기된 이중 굴곡이 얻어지는 이유이다. 이러한 식으로, 서로 독립된 위치 및 종축선의 방향을 장비의 핸들링 헤드에 부여할 수 있게 된다. EP-A-1 708 609에 개시된 바와 같은 공지의 장비에서는 종축선의 방향 및 위치는 항상 결부되어 있어 개별적으로 제어될 수 없다.

명백하게는, 핸들링 단부 부분 및 작동 단부 부분의 굴곡 반경 및 총 길이에 관한 특정 요구 조건을 수용하거나, 작동 단부 부분의 굴곡과 핸들링 단부 부분의 굴곡 간의 증폭비를 수용하도록 가요성 부분들의 길이를 변화시킬 수 있다.

도 4에서, 본 발명에 따른 장비의 변형예가 도시되어 있다. 이 실시예에서, 4개의 층을 갖는 장비를 도시하며, 따라서 그 장비가 도 1의 장비에 상응하지만, 원통형 요소들의 작동 부분이 핸들링 단부 부분에 비해 큰 직경을 갖고 있고, 구역(56)에서는 원추대형 부분이 채용되어 있다. 작동 부분의 큰 직경으로 인해, 핸들링 부분의 운동이 굴곡시에 증폭되어 핸들링 헤드의 운동을 증폭시킨다. 또한, 핸들링 부분이 작동 부분보다 큰 직경을 가져 운동의 크기를 감소시킴으로써 핸들링 헤드의 운동의 정밀도를 개선시키게 반대 방향으로 작동될 수도 있다.

도 5에서, 작동 부분의 운동을 핸들링 부분의 운동으로 증폭시키는 도 4에 도시한 바와 같은 장비에 상응하는 본 발명에 따른 장비의 실시예를 도시하고 있다. 여기에서도 도 1의 장비와 같이 4개의 층을 갖는 장비를 도시하고 있다.

도 5에 도시한 바와 같이 핸들링 단부 부분에 해당하는 장비의 라인 A-A에 대한 좌측편은 도 1에 도시한 바와 같은 장비의 라인 A-A에 대한 좌측편과 완전히 동일하다. 도 5에 도시한 바와 같이 장비의 라인 A-A 에 대한 우측편이 변형되었다. 내부층 또는 원통형 요소(1)는 도 1에 도시한 내부층(1)과 완전히 동일할 수 있다. 라인 A-A의 우측편에서의 외부층 또는 원통형 요소는 좌측편에 연결된 강성 부분(65) 및 우측편에 연결된 단부 부분(66)으로 이루어진다는 점에서 수정되었다. 강성 부분(65)은 장비의 축선에 평행하면서 부분(65)의 둘레 방향으로 규칙적으로 간격을 두고 떨어진 다수의 슬릿(67)을 갖는 원통형 요소로 형성된다. 단부 부분(66)은 구형 플랜지를 형성하는 링 플랜지(69)가 마련된 원통형 부시(68)를 포함한다.

그 장비의 우측편은 또한 2개의 작동 부재(70, 71)로 이루어진다. 작동 부재(70)는 볼형 부재(72), 튜브(73) 및 구형 플랜지(74)를 포함하는 중공 튜브형 요소이다. 볼형 부재(72)는 구형 플랜지(69)에 끼워 맞춰지며, 이러한 식으로 작동 부재(70)가 장비의 좌측편에 회전 가능하게 연결된다. 볼형 부재(72)에는 이를 둘러싸는 한편, 2세트의 개구를 갖는 환형 플랜지가 마련되는 데, 제1 세트의 개구는 플랜지(75) 주위의 원형 라인을 따라 배치되고 제2 세트의 개구도 역시 플랜지(75)를 주위의 원형 라인을 따라 배치되며, 바람직하게는 제1 세트의 원형 라인은 제2 세트의 원형 라인과 동일한 직경을 갖는다. 작동 부재(71)도 역시 볼형 부재(76) 및 튜브(77)를 포함하는 중공 튜브 요소이다. 볼형 부재(76)는 볼형 부재(72)에 상응한 것으로, 구형 플랜지(74)에 끼워 맞춰지며, 이에 의해 작동 부재(71)가 작동 부재(70)에 회전 가능하게 연결된다. 볼형 부재(76)에는 이를 둘러싸는 환형 플랜지(78)가 마련되며, 이 환형 플랜지(78)에는 플랜지(78) 주위의 원형 라인을 따라 배치된 한 세트의 개구가 마련된다.

제1 중간층 또는 원통형 요소(2)의 좌측편은 부분(23)의 종방향 요소를 포함한다. 라인 A-A에 대한 우측편에서는 그 종방향 요소들이 슬릿(67)들의 일부를 지나 플랜지(75)의 제1 세트의 개구를 통과해 플랜지(78)의 개구 내로 안내되어 이들에 연결된다. 제2 중간층 또는 원통형 요소(3)의 좌측편은 부분(35)의 종방향 요소를 포함한다. 라인 A-A에 대한 우측편에서는 그 종방향 요소들이 슬릿(67)들의 일부를 지나 플랜지(75)의 제2 세트의 개구 내로 안내되어 이들에 연결된다.

도 5에 도시한 장비의 작동은 도 1의 장비의 작동에 상응한다. 작동 부재(70)의 플랜지(69)에 대한 임의의 굴곡 운동은 구역(54)의 굴곡 운동으로 전달되며, 작동 부재(71)의 플랜지(74)에 대한 임의의 굴곡 운동은 구역(52)의 굴곡 운동으로 전달된다. 굴곡을 제어하는 종방향 요소들이 그 장비의 타단부에서의 해당 요소보다 장비의 종방향 축선까지 더 큰 거리를 갖는 지점에서 작동 부재(70, 71)에 연결된다는 점으로 인해, 작동 부재(70, 71)의 굴곡 운동은 구역(54, 52) 각각에서의 보다 큰 굴곡 운동으로 증폭되며, 이에 따라 작동은 도 4의 장비에 상응하게 된다.

도 6에 도시한 실시예에서, 핸들링 단부 부분은 도 5에 도시한 실시예의 핸들링 단부 부분와 동일한 반면, 작동 단부 부분이 수정되어 있다. 작동 단부 부분 주위에는 그 장비의 외부층에 장착된 원통형 하우징(80)이 마련되어 있다. 게다가, 핸들링 단부 부분쪽에서의 장비의 외부층에는 원통형 부재(83)가 마련되어, 구역(55)과 원통형 부재(83) 사이에는 도 5에 도시한 바와 같이 다수의 슬릿(67)이 존재하게 된다. 원통형 하우징(80)의 내벽에는 2세트의 선형 액추에이터(81, 82)가 장착된다. 선형 액추에이터는 예를 들면 그러한 형태의 내시경 장비에서의 종방향 요소와 같은 소정 요소의 병진 운동을 야기할 수 있는 장치이다. 이러한 선형 액추에이터는 대체로 당업계에 공지되어 있어 본 명세서에서는 보다 상세하게 설명하진 않을 것이며, 그 액추에이터들은 컴퓨터와 같은 전자 장치에 의해 제어될 수 있다.

외부 중간층의 종방향 요소는 슬릿(67)을 통과해 제1 세트의 선형 액추에이터(81)에 연결된다. 내부 중간층의 종방향 요소는 원통형 부재(83)를 통과해 제2 세트의 선형 액추에이터(82)에 연결된다. 선형 액추에이터(81, 82)의 정확한 작동에 의해, 가요성 구역(52, 54)의 배향을 변경시켜, 도 5 또는 도 1에 따른 장비에서 얻어지는 것과 동일한 효과가 얻어질 수 있어, 핸들링 단부 부분에 의해 보다 많은 굴곡이 이루어질 수 있다. 상이한 선형 액추에이터의 작동은 제어된 방식으로 이루어지지 않은 경우에 배향의 변경이 수행될 수 없다는 점에서 제어된 방식으로 행해질 필요가 있다. 이는 하나의 액추에이터(81)가 그 종방향 요소에 당기는 힘을 가하는 경우, 다른 액추에이터는 상응하는 방식으로 작동해야 함을 의미하는 데, 즉, 보다 작은 당기는 힘을 가하거나, 전체적으로 균형을 이루도록 미는 힘을 가함을 의미한다. 동일한 사항은 두 세트의 액추에이터가 동시에 작동되는 경우에도 적용된다.

종방향 요소의 개수가, 작동 단부 부분의 운동을 핸들링 단부 부분으로 원활하게 전달하기 위해 통상 요구되는 3개보다 많은 경우, 모든 선형 액추에이터의 전자적 제어는 복잡해질 수 있다. 도 7 및 도 8에는 그러한 시스템을 위한 2가지 해법이 도시되어 있다. 도 7의 실시예에서, 디스크(85)가 볼 베어링(90)에 의해 원통형 요소(83) 상에 이동 가능하게 장착되어 있다. 디스크(85)에는 그 외부 둘레를 따라 다수의 개구(88)가 마련되며, 이들 개구를 통해 종방향 요소가 디스크에 연결된다. 따라서, 디스크(85)의 작동은 도 5의 디스크(75)의 작동에 상응한다. 개구(88)들 중 2개는 요소(86)를 통해 선형 액추에이터(87)에 연결된다. 2개의 개구(88)가 원통형 부재(83)의 축선에 대해 서로 정반대로 대향하게 배치되지 않는 경우에, 2개의 액추에이터(87)의 운동은 디스크(85)의 배향을 완전히 제어하기에 충분하여, 그 운동이 핸들링 단부 부분의 해당 구역에 부여된다.

도 8에 도시한 실시예에서, 디스크(85)는 원통형 부재(83) 상의 볼 베어링에 의해 지지되는 것이 아니라, 개구(88)들 중 3개가 요소(86)를 통해 선형 액추에이터(87)에 연결되고 또한 그에 의해 지지된다. 이러한 3개의 액추에이터(87)는 디스크(85)의 배향을 완전히 제어할 수 있고, 이에 의해 핸들링 단부 부분의 해당 영역의 운동을 제어할 수 있다. 이러한 식으로, 선형 액추에이터를 통한 종방향 요소의 전자적 제어는 3개 또는 2개의 전자적 제어로 감소되어, 액추에이터가 모든 종방향 요소를 완전히 제어하는 것보다 덜 복잡해진다.

그러한 장비의 가능한 의료적 용례가 도 16 및 도 17에 도시되어 있다. 이 용례에서, 하나의 절개부 또는 구멍을 통해 신체로 도입하는 데에 하나의 관형 피드스루(feed-through)가 이용될 수 있다. 이 피드스루를 통해, 본 발명에 따른 본체를 갖는 복수의 내시경 장비가 도 17에 도시한 바와 같이 사이에 공간이 없이 평행하게 배치된 채널들을 통과할 수 있다. EP-A-1 708 609에 개시된 바와 같은 장비에 그와 같은 관형 피드스루가 이용되는 경우에, 그 장비의 핸들링 단부 부분을 조종할 수 없어, 핸들링 단부 부분들을 통과하는 종축선이 동일한 지점을 가로지르게 된다. 따라서, 그러한 장비들은 장비의 적용 및 그 조작자의 행동의 자유도를 현저히 제한한다. 본 발명에 따른 장비를 이용하는 경우에는, 두 장비 모두를 동시에 사용할 수 있도록 핸들링 팁을 조종할 수 있게 되는 데, 예를 들면 하나의 장비는 조직을 잡고 있고 다른 장비는 그 조직을 자유로이 절개할 수 있게 된다. 따라서, 본 발명의 강력한 이점은 조종성 및 동시 사용성에 대한 강력한 제한 없이 복수의 장비의 사용을 가능하게 하는 한편, 그 장비들을 예를 들면 신체의 단지 하나의 접근 개구를 통해 사용할 수 있다는 점이다.

종방향 요소들의 2이상의 시스템을 구비하고 이에 상응하는 개수의 가요성 부분을 갖는 시스템으로 아이디어를 확장시키면, 심지어는 보다 복잡한 굴곡을 형성할 수 있다.

도 9에서는 6개의 층으로 이루어져, 도 10, 도 11, 도 12, 및 도 13에 도시한 바와 같이 보다 복잡하게 굴곡될 수 있는 핸들링 부분을 구비할 수 있도록 된 본 발명에 따른 장비를 도시하고 있다. 가요성 부분의 개수가 중간층의 개수를 고려하여 증가되어 있다는 점을 제외하면, 그 장비가 도 1의 내층 및 외층(11, 14)에 상응하는 내층 및 외층(100, 106)을 구비한다는 점에서 도 1에 도시한 기본 구조를 유지하고 있다. 이러한 식으로, 핸들링 단부 부분에 4개의 가요성 부분이 마련되는 한편, 작동 부분에도 4개의 가요성 부분이 마련된다. 핸들링 단부 부분에서의 가요성 부분들은 도 1의 실시예에서와 같이 매우 짧은 강성 부분들에 의해 분리되어 있고, 작동 단부 부분에서의 가요성 부분들은 보다 긴 강성 부분들에 의해 분리될 수 있다. 핸들링 단부 부분에서의 상이한 강성 부분들을 종방향 요소에 의해 작동 단부 부분에서의 해당 강성 부분들에 연결함으로써, 핸들링 단부 부분에서의 상이한 가요성 부분들은 작동 단부 부분에서의 가요성 부분들의 굴곡에 따라 굴곡될 수 있다.

그 작동은 도 10, 도 11, 도 12 및 도 13에 도시되어 있다. 도 10에서, 장비는 시작 위치 또는 형상으로 도시되어 있다. 도 11에서, 가요성 부분(113)은 가요성 부분(117)에 의해 정해진 정도로 굴곡되어 있다. 가요성 부분(114)의 추가적인 굴곡으로 인해, 가요성 부분(110)이 정해진 정도로 굴곡되어, 도 12에 도시한 바와 같은 형상 또는 구조가 얻어졌다. 후속하여 정해진 굴곡이 가요성 부분(115, 116)에 적용된 경우, 상응하는 굴곡이 가요성 부분(111, 112)에서 얻어질 수 있고, 결국에는 도 13에 도시한 형상이 얻어질 수 있다. 여기서, 가요성 부분(114, 115, 116, 117)에 이루어진 상이한 굴곡들이 동일 평면내에 있을 필요는 없고, 각각의 가요성 부분에 대해 굴곡이 이루어진 평면이 상이할 수 있고, 이에 의해 가요성 부분(110, 111, 112, 113)에서 얻어지는 굴곡도 역시 상이한 평면내에 위치할 수 있다는 점을 유념해야 할 것이다. 이러한 식으로, 핸들링 단부 부분에 복잡한 형상이 제공될 수 있다. 이는 정해진 위치에 도달하기 위해 정해진 경로를 잘 따라갈 필요가 있을 수 있는 모든 용례에 있어서 매우 중요할 수 있다. 또한, 4개보다 많은 층의 경우에도 도 4, 도 5, 도 6, 도 7 및 도 8에서 설명한 바와 같은 작동 및 증폭을 이용할 수 있다는 점을 명백하다.

이론적으로, 무한한 수의 굴곡부 및 이에 상응하는 층을 갖는 장비를 제조할 수 있는 데, 층의 개수가 증가함에 따라 복잡한 굴곡을 수행할 가능성이 증가할 것이다. 그러나, 층의 개수가 증가하게 되면, 특히 장비의 내경이 그 장비가 수행할 기능에 의해 요구되는 정해진 최소 직경을 가질 필요가 있는 경우에 장비의 외경 또한 보다 커지게 될 것이다. 또한, 층의 개수가 증가함에 따라, 가요성 부분들의 강성, 특히 보다 근위 부분들의 강성도 증가시킨다. 그와 같은 장비의 강성 및 외경의 증가는 그 적용을 방해하여 결국에는 쓸모 없게 만들 것이다.

직경 또는 강성을 허용할 수 없는 비율로 증가시키지 않고 장비가 증가된 굴곡 능력을 갖게 하기 위해, 핸들링 부분에서의 상이한 굴곡 부분들을 굴곡시키는 데에 이용되는 상이한 종방향 요소들을 하나의 동일한 층 내로 합쳐, 층의 개수를 실질적으로 감소시킬 수 있다. 이는 하나의 가요성 부분의 작동을 완전히 제어하는 데에 단지 3개의 종방향 요소만이 필요하다는 점 때문에 가능하다. 따라서, 예를 들면 12개의 종방향 요소로 이루어진 하나의 층이 4개의 가요성 부분을 작동시키는 데에 이용될 수 있다. 도 14, 도 15, 도 18 및 도 19에서, 각 단에서의 복수의 가요성 부분을 작동시키는 복수의 층을 갖는 장비와 동등하지만, 중간층들이 3개의 종방향 요소로 이루어진 그룹들을 포함한다는 점에서 단지 층의 개수가 감소된 장비를 도시하고 있다.

그러한 장비의 제1 실시예가 도 14 및 도 15에 도시되어 있으며, 이들 도면에서는 그 장비의 핸들링 단부 부분만을 나타내고 있다. 작동 단부 부분이 전술한 다양한 작동 단부 부분와 동일할 수 있다는 점은 명백하다. 도시한 바와 같이, 도 14 및 도 15의 장비는 3개의 층, 즉 내층 또는 원통형 요소(120), 중간층(121) 및 외층 또는 원통형 요소(122)로 이루어진다. 종방향을 따라 확인할 수 있는 바와 같이, 그 장비는 핸들링 단부 부분을 형성하는 강성 단부 구역(125), 가요성 구역(126), 강성 구역(127), 가요성 구역(128), 강성 구역(129), 가요성 구역(130), 강성 구역(131), 가요성 구역(132), 및 가성 구역(133)을 구비한다. 작동 단부 부분(도시 생략)에서, 그 장비는 도 9에 도시한 장비에 상응하게 번갈아 가면서 배치되고 전술한 바와 같은 구조를 갖는 가요성 구역과 강성 구역을 포함한 대응 구역들을 구비한다.

내층(120) 및 외층(122)은 유럽 특허 출원 제08 004 373.0호에 개시된 바와 같이 얻어질 수 있는 강성 부분 및 가요성 부분을 갖는 연속하는 원통형 요소이다. 중간층(121)은 장비의 종축선에 모두 평행한 다수의 종방향 요소(135)(도 15 참조) 및 다수의 강성 링(136, 137, 138, 139, 140)을 포함한다. 각각의 강성 링(136 내지 140)에는 장비의 축선에 평행하게 종방향으로 연장하는 다수의 개구가 마련되고, 종방향 요소(135)들이 이 개구를 통과할 수 있다. 강성 링(136 내지 140)은 강성 구역(125, 127, 129, 131) 및 강성 부분(133)의 시작 파트와 동일한 위치를 차지한다.

종방향 요소(135)는 4개의 그룹으로 분할되어 있고, 각각의 그룹은 바람직하게는 중간층(121)의 둘레를 따라 규칙적으로 간격을 두고 떨어진 적어도 3개의 종방향 요소(135)를 포함한다. 종방향 요소(135)의 제1 그룹은 그 단부가 강성 링(136)에 연결되며, 이들 종방향 요소는 또한 다른 링(137 내지 140)의 개구를 통과해 지나간다. 종방향 요소(135)의 제2 그룹은 그 단부가 강성 링(137)에 연결되며, 이들 종방향 요소는 또한 링(138 내지 140)의 개구를 통과해 지나간다. 종방향 요소(135)의 제3 그룹은 그 단부가 강성 링(138)에 연결되며, 이들 종방향 요소는 또한 링(139, 140)의 개구를 통과해 지나간다. 종방향 요소(135)의 제4 그룹은 그 단부가 강성 링(139)에 연결되며, 이들 종방향 요소는 또한 링(140)의 개구를 통과해 지나간다. 링(136 내지 140)은 내층(120) 및 외층(122) 중 적어도 하나에 연결된다.

4그룹의 종방향 요소가 존재하며, 각 그룹이 장비의 핸들링 단부 부분의 상이한 파트에 작용한다는 점으로 인해, 그 장비는 핸들링 단부 부분에 대해 4회의 굴곡 가능성을 갖는 도 9의 장비에 정확하게 상응하게 되는 데, 그 핸들링 단부 부분은 작동 단부 부분의 해당 파트의 굴곡을 통해 작동되거나, 도 6, 도 7 또는 도 8에 도시한 바와 같은 작동 단부 부분에서의 4그룹의 액추에이터에 의해 작동될 수 있다. 본 실시예의 개선점은 특히 종방향 요소의 상이한 그룹들을 합치는 하나의 층을 이용하여, 도 14의 장비의 직경 및 강성이 도 9의 장비보다 작게 된다는 점이다.

도 18 및 도 19에서, 하나의 층에 2이상의 그룹의 종방향 요소들을 구비한다는 원리를, 굴곡 운동을 작동 단부 부분으로부터 핸들링 단부 부분으로 전달하기 위해 8개 층의 종방향 요소를 갖는 장비에 상응하는 장비에 적용된 것을 도시하고 있다. 실제로, 도 18 및 도 19의 장비는 4그룹의 종방향 요소들을 각각 포함하는 2개의 중간층을 갖는다.

도 18 및 도 19에 도시한 핸들링 단부 부분에서, 그 장비는 상이한 굴곡 구역을 획정하도록 8개의 가요성 구역(141 내지 148)과 9개의 링 구역(149 내지 157)을 구비한다. 첫 번째 4개의 가요성 구역(141 내지 144)은 제1의 또는 내부 중간층에 포함된 종방향 요소들에 의해 제어되는 한편, 그 다음 4개의 가요성 구역(145 내지 148)은 제2의 또는 외부 중간층에 포함된 종방향 요소들에 의해 제어된다. 그 장비는 사실상 5개의 층, 즉 내부 연속층(160), 제1 그룹의 종방향 요소를 포함한 제1의 또는 내부 중간층(161), 중간 연속층(162), 제2 그룹의 종방향 요소를 포함한 제2의 외부 중간층(163), 및 외부 연속층(164)을 구비한다. 층(160, 162, 164)은 전술한 바와 같은 가요성 부분 및 강성 부분으로 이루어진 표준 층 또는 원통형 요소이다. 구역(141 내지 144, 149 내지 153)들은 층(163, 164)에 의해 둘러싸이지 않아야 하지만, 균일한 외경을 형성하도록 외층(164)의 연장된 가요성 부분에 의해 둘러싸일 수도 있다.

작동 단부 부분은 작동되는 가요성 부분의 개수가 핸들링 단부 부분에서의 가요성 부분의 개수에 상응하는 한은 전술한 바와 같은 임의의 구조로 이루어질 수 있다. 본 실시예의 작동은 8개 층의 종방향 요소를 가져 총 10개의 층을 갖는 장비에 상응한다. 각각의 하나의 층에 4그룹의 종방향 요소가 합쳐지기 때문에, 층의 개수가 5개로 감소되고 그 만큼 직경 및 강성이 감소된다. 그럼에도, 이 장비는 8회의 굴곡 작용을 동시에 독립적으로 수행할 수 있어, 직경 및 강성의 상당한 증가 없이 그 이용성을 확장시킬 수 있다.

명백하게는, 다양한 용례를 위한 최적의 해법을 달성하도록 층의 개수, 하나의 층당 종방향 요소의 개수, 및 하나의 그룹당 종방향 개수의 임의의 조합이 이루어 질 수 있다.

도 16 및 도 17에서, 작업 영역에서의 침투가 단일 튜브 섹션으로 제한될 수 있더라도 본 발명에 따른 장비가 어떠한 식으로 편리하게 사용될 수 있는 가를 보여주고 있다. 이는 예를 들면 다수의 외과적 치료의 경우와 같이 단지 하나의 통로를 통해서만 취급될 타겟에 접근할 수 있는 용례에서는 특히 중요하다.

도 16 및 도 17에서, 다수의 내시경 장비를 위한 안내 튜브로서 이용되는 외부 튜브(170)를 도시하고 있다. 이 외부 튜브(170)는 도 16에서 라인 B-B까지 위로 연장하는 단일 튜브 섹션(171)을 포함한다. 그 라인 위에서는 외부 튜브(170)가 중앙 튜브 섹션(172) 및 2개의 분기 튜브 섹션(173)으로 이루어지며, 이들은 라인 B-B의 높이에서 함께 합쳐진다. 단일 튜브 섹션(171)은 침투에 이용되는 외부 튜브의 부분이다. 도시한 실시예에서, 5개의 내시경 장비가 외부 튜브(170) 내로 삽입되어, 그 중 3개는 중앙 튜브 섹션(172)을 지나고 각각의 분기 튜브 섹션(173, 174)을 하나씩 지나간다. 내시경 장비(175)는 예를 들면 관찰용 관인 반면, 내시경 장비(176, 177)는 타겟 영역 내외로 가스 및/또는 액체의 공급 및/또는 배출에 이용된다. 내시경 장비(178, 179)는 복수 배향 가능성을 갖는 본 발명에 따른 것으로, 타겟 영역에서의 몇몇 작업을 수행하기 위한 장비로서 이용된다. 분기 튜브 섹션(173, 174)을 통한 출입이 가능하도록 3개의 장비에 있어서 핸들링 단부 부분와 작동 단부 부분 사이의 중간 구역이 역시 가요성을 가져 이들 장비가 분기 튜브 섹션들의 만곡 프로파일을 따를 수 있도록 되어야 한다. 내시경 장비(178, 179) 각각의 복수 배향 가능성의 관점에서, 그 장비들은 도 16에 도시한 바와 같이 서로 간섭하지 않고 타겟 영역에서의 동일한 지점에서 작업을 수행할 수 있게 된다.

외부 튜브(170)는 강성 튜브일 수 있지만, 적어도 단일 튜브 섹션(171)에 대해서는 본 발명에 따른 장비에 상응하는 복수 굴곡 가능성을 갖는 가요성 튜브를 이용할 수도 있다. 동일한 사항은 내시경 장비(175, 176, 177)에도 적용된다. 도시한 실시예에서, 그 장비들이 강성 튜브 형상을 하지만, 복수 굴곡 가능성을 갖는 본 발명에 따른 가요성 장비일 수 있다.

도 20 및 도 21에서, 복수 배향 가능성이 이용되고 있는 본 발명에 따른 장비의 2가지 중요한 용례를 개략적으로 도시하고 있다. 본 발명에 따른 장비(190)는 관 시스템(191) 내로 도입되어야 하는 것으로 간주되는 데, 그 관 시스템은 장비 또는 그 일부와의 접촉에 매우 민감하여, 장비와 관의 벽 간의 접촉은 되도록 피해야 한다. 그러한 관 시스템은 예를 들면 사람의 폐와 같이 사람의 신체 내에 존재할 수 있지만, 수리되어야 하는 민감한 부품을 갖는 기술적 장치일 수도 있다.

도 20에서, 관 시스템(191)의 기하학적 형상이 촬영 기술에 의해 이미 매핑되어 전자 장치(192)에 저장된 것으로 간주한다. 전자 장치(192)의 정보는 장비가 관 시스템 내로 도입되는 임의의 순간에 장비의 핸들링 단부 부분의 상이한 구역들의 배향을 결정하는 데에 이용되는 제어 시스템(193)으로 전송된다. 따라서, 제어 시스템(193)은 장비(190)의 작동 단부 부분에 연결된다. 안전을 이유로, 관찰 시스템이 또한 제어 시스템(193)에 연결되어, 그 장비의 핸들링 팁에서의 실제 상황을 추적할 수 있다. 관 시스템(191)에 장비를 도입할 때에, 핸들링 팁의 실제 위치를 제어하고, 이 핸들링 팁의 실제 위치와 전자 장치(192)에 저장된 정보에 기초하여, 핸들링 단부 부분에서의 상이한 구역들의 배향을 제어하여 그 장비의 핸들링 단부 부분이 도 20b, 도 20c, 및 도 20d에 도시한 바와 같이 관 시스템(191)을 통한 미리 정해진 이동 경로를 정확하게 따라가게 한다. 이는 핸들링 팁이 관 시스템 내에서 더 진행할 때마다 핸들링 단부 부분의 상이한 구역들의 배향을 자동적으로 다시 조절하여 그 장비와 관의 벽 간의 접촉을 피하는 동적 프로세스일 수 있다.

도 21에 도시한 실시예에서, 관 시스템(191)은 매핑 및 저장되지 않은 것으로 간주한다. 이러한 상황에서, 핸들링 팁은 관찰 시스템(194)에 의해 제어되어야 한다. 이를 위해, 핸들링 단부 부분의 가요성 구역의 배향을 제어할 수 있는 조이스틱(195)이 마련되어 있다. 핸들링 팁이 진행할 때마다, 모든 구역의 배향을 조이스틱(195)에 의해 제어하고, 그 장비가 관 시스템(191) 내에서 이미 지난 경로에 관한 정보를 장치(193)에 저장한다. 이러한 식으로, 장비와 관의 벽 간의 접촉을 역시 피하거나, 적어도 상당히 감소시킬 수 있다.

본 발명이 첨부 도면에 도시한 바와 같은 설명한 실시예에 한정되는 것이 아니라, 청구 범위의 보호 범위 내에서 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않고 수정이 가해질 수 있다는 점은 명백하다.

Claims (11)

1. 가요성 부분이 있는 핸들링 단부 부분 및 그 반대쪽 단부 부분에 위치한 작동 수단을 구비하는 튜브형 부재와, 상기 작동 수단의 운동을 핸들링 단부 부분으로 전달하여 핸들링 단부 부분의 배향을 변경시키는 종방향 요소를 포함하는 내시경 용례 등을 위한 장비에 있어서,
   상기 핸들링 단부 부분은 적어도 2개의 독립된 가요성 부분을 포함하고, 작동 단부 부분은 상응하는 개수의 작동 수단을 포함하며, 각각의 작동 수단은 가요성 부분 중 하나의 배향을 변경시키도록 그 자신에 해당하는 세트의 종방향 요소에 의해 핸들링 단부 부분의 일부분에 연결되는 것을 특징으로 하는 장비.
2. 제1항에 있어서, 상기 작동 수단을 다수의 가요성 구역과 강성 구역이 번갈아 가면서 배치된 튜브형 섹션을 포함하며, 각각의 세트의 종방향 요소는 상기 강성 구역들 중 하나를 핸들링 단부 부분의 해당 부분에 연결하는 것을 특징으로 하는 장비.
3. 제2항에 있어서, 상기 작동 수단의 튜브형 섹션은 나머지 튜브형 부재의 직경과는 다른 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 장비.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장비는 다수의 원통형 층으로 이루어지며, 각각의 세트의 종방향 요소는 다수의 원통형 층들 중 하나의 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 장비.
5. 제4항에 있어서, 각각의 세트의 종방향 요소는 개개의 층에 위치하는 것을 특징으로 하는 장비.
6. 제4항에 있어서, 다수의 세트의 종방향 요소가 동일 층에 위치며, 이 종방향 요소는 상기 장비의 종축선에 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 장비.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장비는, 외부 보호층, 내부 보호층, 및 종방향 요소를 수용한 하나 이상의 층을 포함한 복수의 층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 장비.
8. 제7항에 있어서, 상기 장비는 상이한 세트의 종방향 요소를 수용한 적어도 2개의 중간층을 구비하며, 인접하는 각각의 중간층들의 쌍의 사이에 분리층이 제공되는 것을 특징으로 하는 장비.
9. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 세트의 종방향 요소가 작동 단부 부분에서 강성 디스크에 연결되며, 이 강성 디스크의 배향은 상기 장비의 종축선에 직교하는 평면에 대해 변경될 수 있는 것을 특징으로 하는 장비.
10. 제9항에 있어서, 상기 강성 디스크는 상기 장비에 연결된 볼 베어링에 장착되며, 상기 강성 디스크의 배향은 2개의 선형 액추에이터에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 장비.
11. 제9항에 있어서, 상기 강성 디스크는 3개의 선형 액추에이터에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 장비

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