KR100573538B1 - 의료용 광집속장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 의료용 광집속장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 내과에서 장기의 광역학치료(PDT; Photodynamic Therapy)를 시술하는 용도에 적합한 강도의 빛을 제공할 수 있도록 하는 의료용 광집속장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 의료용 광집속장치는, 광원인 레이저 다이오드와, 광원의 강도(Intensity)를 향상시키기 위한 테이퍼진(Tapered) 광집속 화이버를 구비한 공지의 것에 있어서, 상기 테이퍼진(Tapered) 광집속 화이버의 내부에 입력측의 직경은 레이저 다이오드의 직경으로 하고 출력측의 직경은 목적하는 크기로 최소화되도록 하여서 된 다수의 광집속공을 형성하며, 상기 광집속공의 출력측에 인접하여 강도가 최고 레벨이 되도록 한 초점이 형성됨을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에 따른 의료용 광집속장치는, 내시경에 적용하여 PDT 시술을 적용할 수 있는 정도로 높은 강도를 갖는 광집속장치를 제공할 수 있게 됨에 따라, 내과의 장기(臟器) 치료를 위한 효과적인 수단을 제공할 수 있게 되는 유용한 효과가 있다.

PDT, 레이저 다이오드, 테이퍼진(Tapered) 광집속 화이버, 의료용, 광집속장치, 광집속공

Description

의료용 광집속장치{Optical Condensation Apparatus for Medical Treatment}

도 1과 도 2는 종래에 사용된 의료용 광집속장치를 나타낸 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 의료용 광집속장치를 나타낸 단면도.

도 4a 내지 도 4c는 광집속장치의 제조공정을 나타낸 도면.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 의료용 광집속장치를 나타낸 단면도.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 의료용 광집속장치를 나타낸 단면도.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 의료용 광집속장치를 나타낸 사시도.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

1: 레이저 다이오드 2: 광집속공

2a: 입력측 2b: 출력측

3: 광집속 화이버 4: 광반사층

5: 집속렌즈 F: 초점

본 발명은 광역학치료(Photodynamic Therapy; PDT)를 구현하기 위하여 빔의 강도를 높이도록 하는 의료용 광집속장치에 관한 것이다.

일반적으로, 광역학치료(Photodynamic Therapy;PDT)는 체내의 풍부한 산소와 외부에서 공급되는 빔과 빔에 예민한 반응을 보이는 물질 즉 광감작제(Photo-sensitizer)의 종합적인 화학반응으로 인하여 파생되는 단일항 산소(Singlet Oxygen, 1O2)나 자유 라디칼(Free Radical)이 각종 환부의 염증을 치료하거나 암세포를 파괴하는 치료방법을 말한다.

이러한 광역학치료의 원리는 광감작제를 환자에 투여하고 일정시간이 지나면 환부에만 선택적으로 광감작제가 축적이 되는데, 이 광감작제에 맞는 특정 파장의 빔을 조사하게 되면 정상조직에는 아무런 반응 없이 환부만을 특이적으로 제거할 수 있게 된다.

종래에는 PDT(Photodynamic Therapy)를 구현하기 위하여 필요한 광원으로 레이저 다이오드를 주로 사용하였다. 이러한 레이저 다이오드는 그 강도(Intensity)가 충분히 높지 않으므로 테이퍼진(Tapered) 광집속 화이버를 사용하여 집속하여 줌으로써, 빔의 강도(Intensity)를 향상시켰으며, 그 예를 미국특허 제 4,836,782호, 한국공개특허 제2002-17235호에 의하여 확인할 수 있다.

미국특허 제 4,836,782호의 경우에는 할로겐램프로부터 출사된 광들을 의료용 목적으로 사용하기 위하여 완만한 각을 가지는 테이퍼(Taper)(101)를 사용하여 광을 집속하는 방법으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 발광체(102)로부터 출사되는 광들을 반사부(103)로 반사시켜 우선 평행하게 만든 다음, 완만한 각을 가지는 테이퍼(101)를 사용하여 광들을 집속하였다.

한국공개특허 제2002-17235호의 경우에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 출사된 광들이 집속되도록 기판(104)에 다수개의 발광체(102)들을 각도를 각각 다르게 하여 설치하고, 테이퍼면(101)을 갖는 광집속기(105)가 구비되어 있다.

이러한 장치들은 테이퍼진(Tapered) 광집속 화이버의 직경이 큰 일측에 다수개의 발광체(102)를 배열하며, 직경이 축소된 부위에서 광 출력을 얻도록 하여서 된 것이다.

이러한 종래의 장치는 광원으로 사용되는 다수개의 발광체(102)에서 출사된 빛이 광집속기(105)에 입사되는 과정, 광집속기(105) 내부에서 진행하면서 경계면(境界面)에서 반사되는 과정과, 반사된 광이 상호 간섭하는 과정에서 강도(Intensity)의 손실이 상당히 크게 된다.

그 결과 종래의 장치는 피부의 PDT를 위한 용도로는 원활하게 사용할 수 있으나, 내과에서 장기의 PDT를 위한 광원으로 필요한 높은 수준의 강도(Intensity)를 얻기 어려운 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 내과에서 장기의 PDT를 시술하는 용도에 적합한 정도의 강도(Intensity)를 제공할 수 있는 광집속장치를 제안하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 광원인 레이저 다이오드와, 광원의 강도(Intensity)를 향상시키기 위한 테이퍼진(Tapered) 광집속 화이버를 구비한 공지의 것에 있어서, 상기 테이퍼진(Tapered) 광집속 화이 버의 내부에 입력측의 직경은 레이저 다이오드의 직경으로 하고 출력측의 직경은 목적하는 크기로 최소화되도록 하여서 된 다수의 광집속공을 형성하며, 상기 광집속공의 출력측에 인접하여 강도가 최고 레벨이 되도록 한 초점이 형성됨을 특징으로 한다.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 의료용 광집속장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 3에는 본 발명에 따른 의료용 광집속장치를 나타낸 단면도가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 의료용 광집속장치(10)는, 광원인 레이저 다이오드(1)와, 광원의 강도(Intensity)를 향상시키기 위한 광집속공(2)이 형성된 테이퍼진(Tapered) 광집속 화이버(3)로 구성되어 있다.

상기 레이저 다이오드(1)는 PDT 치료를 구현하기 위한 다수개의 광원으로 전원이 인가되어 빛을 발산하게 된다. 이 레이저 다이오드(1)는 상기 광집속 화이버(3)의 광집속공(2)에 각각 삽입되어 각각의 광집속공(2)으로 빛을 발산하게 된다.

상기 광집속 화이버(3)는 관통된 광집속공(2)이 다수개 형성되어 있으며, 광집속 화이버(3)의 광집속공(2) 입력측(2a)에는 레이저 다이오드(1)가 삽입되며 출력측(3b)으로 빛을 전달하게 된다. 상기 광집속 화이버(3)는 테이퍼(Taper)져 있으며, 광집속공(2)의 입력측(2a) 직경(D1)은 상기 레이저 다이오드(1)를 끼워 맞출 수 있는 크기이고, 광집속공(2)의 출력측(2b) 직경(D2)은 입력측(2a) 직경(D1)보다 작고 목적하는 크기로 최소화되어 있다. 상기 광집속공(2)의 출력측(2b)에 인접하 여 각각의 광집속공(2)에서 나오는 빛이 한점에서 모이게 되는 초점(F)이 형성되게 되며 이 초점(F)에서는 강도가 최고 레벨이 되게 된다. 이 초점(F)에 집속되는 빛을 이용하면 PDT 치료에 가장 효과적이나 입사면적이 좁게 되기 때문에 초점(F)의 바로 위나 아래를 이용하면 입사면적을 넓게 하여 효율을 높이면서 출력이 저하됨이 없이 높은 빔의 강도를 활용할 수 있게 된다.

상기와 같은 구성으로 된 광집속장치(10)는 다음과 같은 방법으로 제조된다.

도 4a 내지 도 4c는 광집속장치(10)의 제조공정을 나타낸 도면이다.

먼저, 원통형으로 된 화이버를 레이저를 이용하여 중심축으로부터 대칭되게 드릴링하여 다수개의 광집속공(2)을 형성한다(도 4a). 이어서, 광집속공(2)이 형성된 화이버에 열을 가하여 중앙의 단면을 축소시킨다(도 4b). 이렇게 되면 화이버에 드릴링된 광집속공(2)의 상면 또는 하면의 직경은 크고 중앙의 직경은 작게 되어 테이퍼가 형성되게 된다. 이어서, 중앙을 커팅하여 두개의 테이퍼진 광집속 화이버(3)를 만든다(도 4c). 이어서, 상면 또는 하면에 형성된 광집속공(2)의 입력측(2a)에 레이저 다이오드(1)를 삽입하면 도 4에서와 같은 광집속장치(10)가 완성되는 것이다.

도 5에는 본 발명의 실시예에 따른 의료용 광집속장치를 나타낸 단면도가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 상기 광집속공(2)의 내부 둘레 벽면에 광반사층(4)이 형성되어 있다. 광집속공(2)의 입력측(2a)에 삽입된 레이저 다이오드(1)는 단부에서 빛이 대부분 직진을 하지만 일부가 산란되어 광집속공(2)의 내부 벽면에 부딪혀 손 실됨으로써 출력이 저하되게 된다. 따라서, 광집속공(2)의 내부 벽면에 광반사층(4)을 형성하여 일부 산란된 빛이 내부 벽면에 부딪히는 빔을 반사하도록 하여 빔의 강도가 저하되는 것을 방지하도록 함으로써 출력측(2b)에 출사되는 빔은 출력이 저하됨이 없이 그대로 전달되게 되는 것이다. 상기 광반사층(4)은 Al 또는 Ag 등의 빛의 손실없이 광반사에 유리한 재료를 이용하여 스퍼터링(Sputtering)에 의하여 형성되는 것이 바람직하다.

도 6에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 의료용 광집속장치를 나타낸 단면도이며, 도 7에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 의료용 광집속장치를 나타낸 사시도이다.

도시된 바와 같이, 다수의 광집속공(2)에서 출력된 레이저 광이 초점(F)보다 인접한 위치에 집속렌즈(5)를 설치함으로써 빔의 강도(Intensity)를 더 향상시키게 된다.

이에 따라, 본 발명은 레이저 다이오드(1)의 빛이 광집속 화이버(3) 내부에서 출발하게 되는 것이므로, 레이저 다이오드(1)의 빛이 전혀 손실됨이 없이 광집속 화이버(3)의 내부에 형성된 광집속공(2)으로 입사되며, 광집속공(2)의 내벽 경계면에서 반사되면서 전진하며, 직경이 협소한 광집속공(2) 출력측(2b)에서 출력되면서, 단위면적당 광집속도가 1차 향상되고, 다수의 광집속공(2)에서 출력된 레이저 광이 초점(F)위치에서 모아지거나 집속렌즈(5)에 의하여 모아지면서 2차로 강도(Intensity)가 향상되는 것이어서, 결국 본 발명에 의한 광집속장치(10)는 다수 레이저 다이오드(1)의 출력을 손실없이 집속함으로써, 내과의 장기에 PDT를 적용할 수 있는 정도로 강도(Intensity)를 대폭 향상시킬 수 있게 된다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 내시경에 적용하여 PDT 시술을 적용할 수 있는 정도로 높은 강도를 갖는 광집속장치를 제공할 수 있게 됨에 따라, 내과의 장기(臟器) 치료를 위한 효과적인 수단을 제공할 수 있게 되는 유용한 효과가 있다.

Claims (4)

1. 광원인 레이저 다이오드(1)와, 광원의 강도(Intensity)를 향상시키기 위한 테이퍼진(Tapered) 광집속 화이버(3)를 구비한 공지의 것에 있어서,

   상기 테이퍼진(Tapered) 광집속 화이버(3)의 내부에 입력측(2a)의 직경은 레이저 다이오드(1)의 직경(D1)으로 하고 출력측(2b)의 직경(D2)은 목적하는 크기로 최소화되도록 하여서 된 다수의 광집속공(2)을 형성하며, 상기 광집속공(2)의 출력측(2b)에 인접하여 강도가 최고 레벨이 되도록 한 초점(F)이 형성됨을 특징으로 하는 의료용 광집속장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 광집속공(2)의 내부 둘레 벽면에 광반사층(4)을 형성하여서 됨을 특징으로 하는 의료용 광집속장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 광반사층(4)은 Al 또는 Ag를 이용한 스퍼터링(Sputtering)에 의하여 형성됨을 특징으로 하는 의료용 광집속장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 광집속 화이버(3) 하단과 상기 광집속공(2) 출력측(2b)의 초점(F) 사이 에 집속 렌즈(5)를 구비함을 특징으로 하는 의료용 광집속장치.

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