KR20070070060A - 개선된 고정 시스템을 갖는 자기-추진식 내시경 장치 - Google Patents

Abstract

실질적으로 자벌레(inchworm) 운동으로 및 전방 이동(locomotion)의 사전에 설정된 방향으로 체강 내에서 자율적으로 이동하기에 적절한 본 발명의 내시경 장치는, 관형 본체부 내의 각각 압축 공기의 주입 및 진공 생성 결과로서 그 관형 본체부(1)의 상응하는 축방향 수축 및 신장에 동기화하여, 체강 벽에 대해 일시적으로 및 번갈아 그 단부들을 고정하기 위한 각각의 고정 수단(4)을 포함하는 2개의 전방 단부(2)와 후방 단부(3) 섹션들 사이에서 연장하는 가변 길이의 관형 본체부(1)를 포함한다. 다중-채널(multichannel) 지지부(7) 상에서 축방향으로 슬라이딩하는 고정 수단(4)의 이동형 죠(4b; mobile jaw)의 공압 액츄에이터(5; pneumatic actuator)가 제공되며, 체강의 주변 조직을 고정 수단(4)으로 빨아들이기에 적합한 진공을 생성하기 위해 다중-채널 지지부(7) 상에 하나 이상의 흡입 구멍(10)이 형성된다. 균일하게 천공된(perporated) 다이어프램(12; diaphragm)이, 다중-채널 지지부(7)에 대해 동축관계로, 흡입 구멍(10)에 그리고 다중-채널 지지부(7)의 표면으로부터 이격된 관계로 배치되며, 그 천공 폭은 흡입 구멍(10)의 폭보다 작다.

내시경, 고정, 자벌레, 진공, 다공성 다이어프램, 공압 액츄에이터

Description

개선된 고정 시스템을 갖는 자기-추진식 내시경 장치{Self-propelled endoscopic device with improved anchorage system}

도 1은 본 발명에 따른 개선된 내시경 장치의 개략도.

도 2는 도 1의 내시경 장치의 전방 단부 부분의 확대 종방향 도면.

도 3은 도 2의 선 III-III을 따른 본 발명에 따른 장치의 단면도.

도 4는 도 3의 선 IV-IV를 따른 본 발명에 따른 내시경 장치의 전방 단부 부분의 확대 종방향 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 내시경 장치에 사용되는 여과 본체부의 사시도.

본 발명은 관형 체강(body cavity)을 통해 및 이에 제한되지는 않지만 특히 위장관을 통해 이동(locomotion)하고, 소위 자벌레 운동으로 사전-설정된 방향으로 이동할 수 있는 내시경 장치에 대한 개선에 관한 것이다.

보다 상세하게는, 본 발명은 이동 효율을 개선하는 주 목적을 갖고 체강 벽 에 상술한 타입의 내시경 장치를 고정하는 시스템을 개선하는 것에 대한 것이다.

수술 또는 진단 과정을 위한 내시경 장치들은 이미 공지되어 있다. 이러한 장치들은 환자의 몸을 통한 전방 운동을 장치에 직접 부여하는 외과의에 의해 작동되게 설계되어 있다. 이러한 장치들은 예를 들어 마이크로-암(micro-arm), 마이크로-카메라 및/또는 레이저 발광기와 같이, 일반적으로 다양한 과정들을 완성하기 위해 각각의 경우에 필요한 수술 및/또는 진단 장치들에 관련한다.

이러한 타입이지만, 환자의 체강을 통해 자율 또는 반-자율 이동할 수 있는 내시경 장치들이 예를 들어, US-A-5398670호, US-A-5906591호 및 WO02/068035호에 설명되어 있다. 이들 문헌에 설명된 내시경 장치들은 2개의 단부 부분들을 갖는 가변 길이의 관형 본체부로 실질적으로 구성되며, 상기 전방 및 후방 단부 부분들은 장치가 전방으로 이동할 수 있도록 전방 단부 부분과 후방 단부 부분이 체강, 예를 들어, 장(intestine)의 벽에 일시적으로 또는 번갈아 부착되게 할 수 있는 고정 수단을 포함한다.

특히, 상술한 문헌들에 설명된 내시경 장치의 가변-길이 관형 본체부는 벨로우즈(bellows)-형상의 관형 본체부의 형태이고, 결과적으로 그 안에 공기를 각각 주입(admission) 및 흡기(aspiration)한 결과 신장 및 수축할 수 있다. 보다 상세하게는, 신장 단계 중에, 벨로우즈는 압축 공기에 의해 가압되어, 주입되는 압력에 비례한 신장율을 얻으며, 벨로우즈는 소정의 진공이 생성될 때까지 그 안의 압력을 점차 감소시켜 수축된다.

상술한 PCT 특허출원 PCT 번호 WO02/068035호에서, 상기 장치는 장치의 전방 및 후방 단부 부분들과 관련한 클램프 수단에 의해 체강의 벽에 고정되며, 벨로우즈-형상의 관형 본체부의 연속적인 신장 및 수축과 동기화되어 외부 제어 유닛에 의해 선택적으로 작동될 수 있다. 상술한 클램프 수단은, 상술한 문헌에 설명된 양호한 실시예에서, 벨로우즈-형상 부재들로 역시 구성되는 공압 작동 수단에 의해 작동될 수 있다.

보다 상세하게는, 클램핑 수단은 고정된 부재와 공압에 의해 작동되는 이동형 부재를 포함한다. 고정된 부재를 향해 이동하는 이동형 부재는 체강을 경계짓는 조직을 가두어 이동에 필요한 파지력(grip)을 달성한다. 두 부재들 사이에 조직이 인입되게 하기 위해, 국소화된 진공이 두 부재들 사이에 생성되며, 이는 둘레의 조직이 이들 사이에 함몰되게 한다. 이 진공은, 두 파지(gripping) 부재들 사이에 형성되고 외부 흡인 시스템과 소통하는, 구멍을 통한 흡인에 의해 생성된다.

국제 특허출원 제 WO/02/068035호에 따른 내시경 장치에 제공되는 고정 시스템에서 발견되는 첫 번째 문제점은, 국소화된 진공을 생성하기 위해서는 부스러기(debris)가 공기와 함께 흡입될 수도 있으며, 이 부스러기가 만약 흡입 구멍보다 사이즈가 크면 흡입 구멍을 막을 수 있어, 그 결과 주변 조직이 두 파지 부재들 사이에 함몰되는 것을 방해하고, 장치가 체강의 벽에 고정 작용하는 것을 부분적으로 또는 전적으로 비효율적으로 작용한다는 사실에 있다.

추가적인 문제점은 두 파지 부재들 사이에 함몰되는 조직이 흡입 구멍에 도달할 때, 흡입 구멍이 막혀 실질적으로 주변 조직의 일부분만이 두 파지 부재들 사이에 흡입된다는 사실에 대한 것이다. 결과적으로, 조직이 부분적으로 파지되어, 이동 상태에서 비효율적일 수 있고, 내시경 장치의 관형 본체부의 신장 또는 수축 중에 조직이 이탈될 수 있어, 장치의 전방 단부 또는 후방 단부에 의한 파지력이 결과적으로 손실되어, 비효율적인 이동 운동이 일어나게 된다.

또한, 조직이 흡입 구멍에 도달할 때, 상기 구멍에 조직의 일부분이 들어가 구멍이 막히는 현상이 동반된다. 관형 본체부의 신장 또는 수축 과정에 걸쳐 지속되는 오랜 흡입 작용으로 인해 및 높은 강도(-0.7bar)로 인해, 구멍의 에지가 점막을 손상시키고, 아래에 있는 일부 조직층들이 결과적으로 벌어져 가끔 출혈이 일어날 수 있다.

본 발명의 목적은 예를 들어, 국제 특허출원 제 WO/02/068035에 따라 체강 내에서의 자율적 이동에 적합한 내시경 장치를 제공하는 것이며, 여기서 장치의 전방 및 후방 단부들의 체강의 벽에 대한 일시적 및 교번적인 고정은 흡입 구멍이 막히는 것을 회피하는 것 등을 위해 상기 단부들의 전체 주변 상에 균일하게 분포되며 안정적이다.

본 발명의 다른 목적은 상술한 타입의 내시경 장치를 제공하는 것이며, 여기서 체강의 벽들에 대한 단부들의 고정이 고정 작용에 관련하여 조직을 손상시킬 위험없이 이루어진다.

이들 목적은 그 주요 특징들이 청구범위 제 1 항에 제시된 본 발명에 따른 내시경 장치로 달성된다.

본 발명에 따른 내시경 장치의 주요 특징은, 그 위로 고정 수단의 이동형 부재가 슬라이딩하며 그 안에 흡입 구멍이 형성되는 다중-채널 지지부 상에, 균일하게 천공된 동축 다이어프램(diaphragm)이 상기 다중-채널 지지부의 표면으로부터 이격된 관계로 배치되며, 천공부들의 폭은 흡입 구멍의 폭보다 작은 것으로 구성된다. 양호한 실시예에서, 다이어프램은 그 측방향 표면 상에 다수의 종방향 개구가 형성되며 개구의 폭이 상기 구멍의 폭보다 작고 상기 표면 상에 균일하게 분포되는 중공 원통형 부재에 의해 형성된다. 그러므로, 원통형 부재는 필터, 흡입 효과의 분배기(distributor), 조직을 흡입 구멍으로부터 격리하는 스페이서(spacer)의 3중 기능을 수행한다.

본 발명에 따른 내시경 장치의 다른 특징 및 장점들은 비-제한적인 예로서 주어지는 실시예들 중 하나의 하기의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 내시경 장치는 두 개의 단부 섹션들, 각각의 상기 전방 단부 섹션(2)과 후방 단부 섹션(3) 사이에서 연장하는 가변 길이를 갖는 관형 본체부(1)를 포함하며, 전방 및 후방 단부들은 화살표 F로 나타낸 체강 내의 장치의 전방 이동 방향을 참조한다. 명확히, 장치는 체강 내에서 전방 및 후방으로 이동할 수 있다.

전방 단부(2)와 후방 단부(3)는 특히 클램프 타입의 고정 수단(4)을 포함하며, 이에 의해 장치가 공지된 방식으로 이동하기 위해 체강의 벽에 대해 일시적으 로 및 번갈아 부착된다. 보다 상세하게는, 이동 운동은 관형 본체부(1)의 신장 및 수축의 교대의 결과로 달성되는데, 이는 공압식으로 이루어지고, 여기서 각각의 후방 단부(3) 또는 전방 단부(2)가 각각의 고정 수단(4)을 통해 체강에 일시적으로 고정된다.

상기 관형 본체부(1)의 상기 신장 및 수축은 그 내부 챔버를 각각 가압하거나 또는 감압하여 달성된다. 이를 위해, 관형 본체부(1)는 예를 들어, 국제 특허출원 WO/02/068035호에 설명된 바와 같은 벨로우즈 구성을 가질 수 있고, 또는 바람직하게는 동일한 출원인의 이름으로 출원된 EP 05425854호에 설명된 바와 같이, 축방향으로는 구부러지면서(yielding) 그 반경 방향으로는 실질적으로 강성(rigid)이며, 그 길이에 걸쳐 분포된 보강 구조물을 포함하는 탄성 재료로 만들어질 수 있다. 보다 상세하게는, 보강 구조물은 스프링(19), 바람직하게는 상술한 유럽특허출원에 설명된 바와 같이 실리콘 튜브(20)에 포함되는 상대(relative) 코일들이 반대방향으로 감기는 한 쌍의 연속적 동축 스프링으로 구성된다.

본 발명에 따른 내시경 장치의 전방 단부(2) 및 후방 단부(3)에 제공되는 클램프 타입의 고정 수단(4)은 관형 본체부(1)와 동일한 방식으로 만들어질 수 있는 각각의 공압 액츄에이터(5)들에 의해 작동될 수 있다. 후방 단부(3)는 서비스 튜브들을 운반하는 튜브(6)에 의해 외부 제어 유닛에 연결되는데, 서비스 튜브는 관형 본체부(1)에 압축 공기를 넣거나 또는 그 내부에 진공을 생성하기 위해 포함되며, 이러한 방식으로 장치의 이동에 필요한 관형 본체부(1)의 신장 및 수축이 달성된다.

도 2 및 도 3에 보다 상세히 예시된 바와 같이, 전방 단부(2)와 관련하여(후방 단부(3)도 동일함), 클램프 고정 수단(4)은 한 쌍의 실질적으로 원형인 죠(jaw)들 4a 및 4b에 의해 형성되며, 이들 중 첫 번째는 고정되며, 두 번째는 첫 번째에 대해 움직인다. 특히, 이동형 죠(4b)는 다중-채널 지지부(7) 상에서 슬라이딩식으로 장착되는데, 다중-채널 지지부(7)는 도 3 및 도 4에서 볼 수 있으며, 이는 관형 본체부(1)에 단부(2)를 축방향으로 연결하는 연결 플랜지(8)로부터 직각으로 연장한다. 다중-채널 지지부(7)는 단순성을 위해 도면들에서 중실부(solid)로 예시되었지만, 실제로는 액츄에이터 유체의 이동, TV 카메라의 세척, 전기 케이블의 통과, 및 다른 부가 서비스를 위해 몇 개의 축방향 채널들을 가진다.

클램프 수단(4)의 공압 액츄에이터(5)는 플랜지(8)와 죠(4b) 사이에 배치되는데, 이는 벨로우즈(9)로서 도식화되었지만, 상술한 유럽 특허출원 EP 05425854호에 설명된 바와 같이 나선형 스프링을 포함하는 실리콘 재료로 만들어질 수도 있다. 액츄에이터(5)의 가압 또는 감압은 벨로우즈(9)의 신장 또는 수축에 상응하고, 또는 다르게는 강화 탄성 파이프에 상응하며, 이는 결국 이동형 죠(4b)의 일 방향 또는 반대방향으로의 슬라이딩 및 그 결과로 인한 고정 수단(4)의 개방 또는 폐쇄에 상응한다.

다중-채널 지지부(7), 실질적으로는 죠(4a, 4b)들 사이의 중간 위치에 흡입 구멍(10)이 형성되는데, 이는 도관(11)을 통해 도시되지 않은 외부 흡입 유닛과 소통한다. 다중 채널 지지부(7) 상의 흡입 구멍(10)에, 다수의 종방향 개구(13)를 갖는 관형 원통형 몸체(12) 또는 필터가 배치는데, 종방향 개구(13)는 관형 원통형 몸체(12)의 측방향 표면 상에 원주방향으로 균일하게 분포된다. 필터(12)의 측방향 표면의 중간 위치에, 주변 리빙(ribbing; 14)이 형성되는데, 이는 예를 들어 쇼어 경도 A50의 실리콘과 같은 비교적 연성의 재료로 만들어진다.

도 4 및 도 5에 상세히 도시된 바와 같이, 관형 원통형 몸체(12) 또는 필터가 형성되는데, 이는 그 위에 종방향 개구(13)들이 형성되는 환형 다이어프램(16)에 의해, 그리고 그 주변 에지들로부터 다이어프램(16)의 내부를 향해 반경방향으로 연장하는 2개의 플랜지(17)들에 의해 형성된다. 필터(12)는 다중-채널 지지부(7) 상에 억지끼워맞춤되어, 견부(18; shoulder)에 대해 인접하는 그 반경방향 플랜지(17)들 중의 하나가 이를 흡입 구멍(10)에 대해 정렬하게 한다. 2개의 반경방향 플랜지(17)들은 관형 부재(7)의 표면과 다이어프램(16) 사이의 스페이서로서도 작용하여 이들 사이에 챔버(15)를 형성한다.

각각의 종방향 개구(13)는 도관(11)의 흡입 구멍(10)의 직경의 1/2보다 작은 폭을 가져, 필터(12)를 통과하는 어떠한 부스러기도 흡입 도관(11)을 막지 않고, 단일 개구보다 사이즈가 큰 부스러기가 그 개구를 막을 수 있지만 이는 흡입 작용에 해롭지 않다.

다중-채널 지지부(7)와 필터(12)의 다이어프램(16) 사이의 챔버(15) 덕택에, 흡입 구멍(10)을 통해 작용하는 흡입이 챔버(15)에서 및 필터(12)의 개구(13)들을 통해 필터의 외측에서 실질적으로 균일하게 분포된다. 이런 방식에 의해, 흡입에 의해 2개의 죠(4a, 4b) 사이에 인입되는 체강의 조직이 개구(13)들 중의 하나에 도달할 때, 모든 개구가 조직에 의해 막힐 때까지는 흡입 작용이 중단되지 않는다. 이런 방식으로 주변 조직이 2개의 죠(jaw) 사이에 균일하게 함몰되어 효과적인 이동 단계에 필요한 균일한 파지력을 달성한다는 점에서, 이러한 상황은 바람직한 것이다.

필터(12) 상에 중간 주변 리빙(14)의 존재는 흡입 작용이 계속되는 경우에도 체강의 조직이 개구(13)들에 함몰되는 것을 방지하며, 어떠한 경우에도 점막에 대한 손상 위험을 제거 또는 감소시킨다.

하기의 청구범위에 제시된 바와 같은, 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고, 본 발명에 따른 개선된 내시경 장치에 대해 변경 및/또는 수정이 이루어질 수 있다.

본 발명에 의해 장치의 전방 및 후방 단부들의 체강의 벽에 대한 일시적 및 교번하는 고정에 의해 체강 내에서의 자율적 이동에 적합한 내시경 장치를 제공하되, 체강의 벽들에 대한 단부들의 고정이 고정 작용에 관련하여 조직을 손상시킬 위험없이 이루어진다.

Claims (8)

1. 각각 그 내부에 진공의 생성 및 압축 공기의 주입 결과에 따른 관형 본체부(1)의 상응하는 축방향 신장 및 수축과 동기화하여, 체강의 벽에 단부들을 일시적으로 및 번갈아 고정하기 위한 각각의 고정 수단(4)을 포함하는 2개의 전방 단부(2) 및 후방 단부(3) 사이에 연장하는 가변 길이의 관형 본체부(1)와,

   상기 고정수단(4)의 구동을 위한 공압 액츄에이터 수단(5)을 포함하는,

   사전에 설정된 전방 이동 방향으로 체강 내에서 자율적으로 이동하기에 적합한 내시경 장치에 있어서,

   상기 고정 수단은 상기 다중-채널 지지부(7) 상에서 축방향으로 슬라이딩 하며 상기 액츄에이터 수단(5)에 연결되는 이동형 죠(4b) 및 고정된 죠(4a)를 포함하며, 여기서 상기 다중-채널 지지부(7)에는 하나 이상의 흡입 구멍(10)이 형성되어, 그 결과 상기 2개의 죠(4a, 4b) 사이에 진공이 생성되어, 상기 2개의 죠 사이에 상기 체강의 주변 조직을 인입하기에 적합하게 되며, 이런 방식에 의해 체강의 주변 조직이 상기 죠의 일 단부와 다른 단부 사이에 번갈아 일시적으로 파지될 수 있고,

   다중-채널 지지부(7)에 동축관계로, 균일하게 천공된 다이어프램(12)이 상기 다중-채널 지지부(7)의 표면으로부터 이격된 관계로 하나 이상의 상기 흡입 구멍(10)에 위치되며, 천공부들의 폭은 흡입 구멍의 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 내시경 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 다이어프램(12)은 측방향 표면 위에 다수의 종방향 개구(13)가 형성된 측방향 표면(16)을 갖는 중공 원통형 부재에 의해 형성되며, 상기 개구들의 폭은 상기 구멍(10)의 폭보다 작고 상기 표면을 따라 균일하게 분포되는 내시경 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 원통형 부재(12) 상에 하나 이상의 주변 리빙(14)이 제공되어, 상기 측방향 표면으로부터 중간 위치로 연장하는 내시경 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 주변 리빙(14)은 비교적 연성인 재료로 된 내시경 장치.
5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 원통형 부재(12)는 환형 다이어프램(16)에 의해 및 상기 다이어프램의 주변 에지들로부터 반경방향 및 내측으로 연장하는 2개의 플랜지(17)에 의해 형성되는 내시경 장치.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 원통형 부재(12)는 상기 다중-채널 지지부(7) 상에 억지끼워맞춤되어 장착되고 상기 지지부 상에 형성되는 견부(18)에 대해 인접한 내시경 장치.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 종방향 개구(13)들은 상기 구멍(10)의 직경의 1/2보다 작은 폭을 갖는 내시경 장치.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

   가변 길이를 갖는 상기 관형 본체부(1)는 그 축방향으로는 구부러지면서 반경방향으로는 실질적으로 강성이며, 본체부의 길이에 걸쳐 분포되는 보강 구조물(19)을 포함하는 탄성 재료로 만들어지는 내시경 장치.

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