KR101071084B1 - 다중 팽창부를 가지는 극저온 수술용 프로브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다중 팽창부를 가지는 극저온 수술용 프로브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 길이방향으로 향해 내부 동공을 가지는 프로브 외부관체와, 상기 외부관체 내부에 길이방향으로 내설되되 다수의 유로를 형성할 수 있도록 다수번 분기되되, 일단에는 외부로부터 상온고압의 가스를 공급받는 주입부가 형성된 다수개의 유동관과, 상기 다수개의 유동관 단부에 각각 설치되어, 상온고압의 가스를 프로브 외부관체에 분사하는 밸브와, 상기 프로브 외부관체에 분사된 가스를 외부로 배출하는 배출구로 구성되되, 상기 다수개의 유동관 길이를 상호간 상이하게 하여, 가스가 프로브 외부관체에서 분사되어 팽창시 프로브 외부관체의 전단부 소정길이가 모두 냉각되도록 함과 동시에, 상기 밸브의 개도량을 조절하여 프로브 외부관체의 냉각부분 전체가 균일하게 냉각될 수 있도록 한 다중 팽창부를 가지는 극저온 수술용 프로브에 관한 것이다.

극저온 수술용 프로브, JT냉동기, 극저온 냉동기, 열교환기

Description

다중 팽창부를 가지는 극저온 수술용 프로브{Cryosurgical probe with multiple expansion devices}

본 발명은 JT 팽창과정을 이용하는 수술용 프로브에 단일 팽창부가 아닌 일정길이에 분포되는 다수개의 팽창부가 형성되도록 함으로써, 길이가 긴 형상의 냉각 대상을 균일한 온도로 냉각시키기 위한 장치에 관한 것이다.

극저온 수술용 프로브는 고압의 가스를 팽창시킬 때 나타나는 JT 냉각효과를 이용해 환부를 냉각시켜 원치 않는 세포를 파괴하는 장치이다.

도 1은 종래의 극저온 수술용 프로브를 나타낸 것으로, 상기 도면에서 보는 바와 같이, 극저온 수술용 프로브(100)는 프로브(110)와, 실제 수술시 사용자가 사용할 수 있는 손잡이 및 연결부(120)로 구성된다.

상기 프로브(110)는 고압의 가스를 주입하는 곳, 팽창부, 저압 가스(G)를 내보내는 곳, 열교환기로 이루어진다. 가스가 분출시 팽창되는 팽창부를 포함한 프로브는 목표 신체조직의 온도를 감소시켜 그 조직을 파괴, 제거시킨다.

이러한 점으로 인하여, 프로브의 사용은 유방암 및 전립선암을 포함하는 다양한 암의 치료뿐만 아니라, 다양한 종양, 낭종을 제거하며 백내장의 치료시 처방 되어왔다.

하지만, 상기와 같은 기존의 극저온 수술용 프로브의 경우, 냉동부위가 한곳에 집중되는 점이 사용에 제한을 가져오는 요인으로 작용하였는데, 기존 프로브는 팽창부가 프로브의 끝부분에 위치하고 있기 때문에 냉각 범위가 한 점에서부터 퍼져나가는 동심원형 또는 구형의 형태를 가진다.

상기와 같은 냉각 방법은 밀집하여 있는 작은 크기의 환부에 적용할 경우 좋은 성능을 발휘할 수 있으나, 환부가 길게 분포되어 긴 형상을 가지는 경우에는 이러한 냉각방법은 적합하지 않을 뿐 아니라, 프로브를 여러 번 옮겨야 하는 어려움이 있었다.

이에, 기존의 극저온 수술용 프로브의 한계를 극복하고자 일정길이의 부분을 균일한 온도로 냉각시켜 프로브를 여러번 움직이지 않고도 손쉽게 넓은 환부를 냉각시킬 수 있는 프로브의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 팽창부를 이루는 밸브(JT밸브)를 여러곳에 위치할 수 있도록, 상기 밸브가 설치되며 가스가 유동되는 유동관을 길이가 상호 다른 다중 유로로 구성하고, 이로 인해 가스가 팽창되는 팽창부의 위치를 달리하여 넓은 범위에 걸쳐 균등하게 냉각시킬 수 있는 다중 팽창부를 가지는 극저온 수술용 프로브를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로서, 내부 동공을 가지는 프로브 외부관체와; 상온고압의 가스를 공급받는 주입부가 일단에 형성되고, 상기 프로브 외부관체 내부에서 길이방향을 향해 분기되어 다수의 유로를 형성하는 다수개의 유동관과; 상기 다수개의 유동관 타단에 형성되어, 상온고압의 가스를 프로브 외부관체 내로 분사하는 다수개의 밸브와; 상기 프로브 외부관체 내에서 팽창되어 극저온이자 저압상태가 된 상온고압의 가스를 외부로 배출시키기 위해, 상기 프로브 외부관체의 일단에 형성되는 배출구; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 다수개의 유동관은 길이가 상호간 상이하도록 형성하여, 상기 프로브 외부관체 내에서 팽창되어 주위를 냉각시키는 가스의 팽창부를 상기 프로브 외부관체 길이방향으로 다수개 형성되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 프로브 외부관체는 상기 프로브 외부관체 내에 위치를 달리하여 형성되는 다수의 팽창부에 의해, 상기 프로브 외부관체의 전단부가 소정길이 냉각되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 다수개의 밸브는 개도량이 각각 조절되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 다수개의 밸브는 길이가 길어지는 유동관 순으로 점차 개도량이 줄어들도록 하여, 상기 다수의 팽창부 온도가 모두 균일해 지도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 다수개의 유동관은 길이방향으로 향해 꽈배기 형상으로 꼬아지는 열교환부를 중단에 형성하여, 상기 유동관 내부를 유동하는 상온고압 상태의 가스와, 상기 프로브 외부관체 내에 배출되어 팽창됨으로써 극저온이자 저압 상태의 가스가 상호 열교환되도록 하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 극저온 수술용 프로브 내 유동관이 다수의 유로를 형성하도록 하고 이로 인하여, 상기 다수개의 유동관에 결합되어 있는 밸브를 통해 가스가 팽창되는 팽창부를 다수개 형성할 수 있도록 하여, 극저온 수술용 프로브의 전단부가 길이방향으로 소정길이만큼 냉각될 수 있도록 함으로써, 긴 형상을 가지는 환부를 냉각하여 제거할 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 다수개의 유동관 단부에 결합되어 있는 각 밸브의 개도량을 조절함으로써, 환부 전체를 균일한 온도로 냉각시켜 제거할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래의 특징을 갖는다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예 들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 팽창부를 가지는 극저온 수술용 프로브를 상세히 설명하도록 한다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 다중 팽창부를 가지는 극저온 수술용 프로브는 프로브 외부관체(10), 유동관(20), 밸브(30), 배출구(40), 열교환부(60)를 포함한다.

상기 프로브 외부관체(10)는 길이방향으로 향해 내부 동공을 가지는 원형 단면 형상의 관체로 이루어지며, 일단에는 내부에서 분출되어 팽창되는 저압의 가스가 외부로 배출될 수 있도록 다수개의 배출구(40)가 형성되며, 타단은 환부(患部)에 접촉되는 부분으로 밀폐되도록 한다.

상기 유동관(20)은 프로브 외부관체(10)에 내설되되, 일단에 형성된 주입부(21)는 프로브 외부관체(10)의 일단을 관통하여 외부로 돌출되도록 형성한 후, 상온고압의 가스(사용자의 선택에 따라서는 상기 상온고압의 가스를 별도의 냉각장치를 이용하여 저온고압 상태의 가스를 주입할 수도 있을 것이며, 상기 유동관에 주입되는 상온고압의 가스로는 아산화질소 가스 또는 아르곤 가스가 사용될 수 있지만, 다수의 가스를 혼합한 혼합가스가 사용될 수도 있음이다. 또한, 상기 상온고압 가스의 상온이라 함은 300K(Kelvin) 정도가 사용된다.)를 공급하는 공급라 인(70)과 연통연결되도록 함으로써, 상기 프로브 외부관체(10)에 내설된 유동관(20)의 길이방향으로 상온고압의 가스(G1)가 공급되어 유동되도록 한다.

(상기 유동관(20) 내에서 길이방향으로 유동되는 상온고압의 가스는 유동관(20)의 길이방향으로 향해 유동될 수록 온도가 점차 하강된다.)

이때, 상기 프로브 외부관체(10)에 내설된 유동관(20) 부분은 다수개로 분기됨으로써, 내부를 유동하는 가스가 유동되는 유로(20')를 다수개 형성되도록 한다. 다시 말해, 본 발명에서는 유동관(20) 한 개를 다수개로 분기하여 사용하였지만, 도 1에 도시된 바와 같이 단일개의 유로를 형성하는 기존의 프로브와 냉각성능이 동일하거나 또는 비슷해지도록 하기 위해, 분기된 다수 유동관(20)의 유로(20') 모두에 상온고압의 가스가 유동하도록 함으로서, 기존의 극저온 수술용 프로브와 비슷한 유량을 보낼 수 있는 것이다. 또한, 상기 유동관(20)이 프로브 외부관체(10)의 길이방향으로 향해 다수개로 분기되어 나뉘어진 상태로 내부에 상온고압의 가스가 공급되고 있기 때문에, 길이방향으로 긴 길이를 가지는 환부를 냉각시킬 수 있는 것이다.

더불어, 상기 본 발명의 다수의 유동관(20)은 프로브 외부관체(10) 내에서 길이방향으로 향해 다수번 분기되는 형태를 가지고 있음과 동시에, 각각의 유동관(20)들은 도 2에 도시된 바와 같이, 상호간의 길이를 각각 상이하게 형성하도록 한다. 그 이유는 하기의 밸브(30) 설명시 상세하게 설명하도록 한다.

상기 다수개의 밸브(30)(또는 JT밸브)는 다수의 유동관(20) 타단부에 각각 형성되어 있는 것으로, 상기 유동관(20)의 일단부에 형성된 주입부(21)를 통해 길이방향 내부로 상온고압의 가스가 유입된 후, 상기 밸브(30)를 통해 프로브 외부관체(10) 내부에 분출되는 것이다.

이때, 상기 상온고압의 가스는 프로브 외부관체(10) 내에서 분출될 시 팽창되어 극저온(190 내지 130K(Kelvin, 켈빈))이자 저압 상태의 가스(G2)로 바뀌며, 밸브(30)를 중심으로 가스가 분출되는 부분, 즉 프로브 외부관체(10)를 냉각하게 된다. 이와 같이, 가스가 분출되어 팽창됨으로써 주위를 냉각시키는 부분을 본 발명에서는 팽창부(50)라 명명하였다.

(이와 같은 효과를 'JT(Joule Thomson) 효과'라고 하며, JT효과는 J.P.줄과 W.톰슨(W.켈빈)이 1854년 실험을 통하여 발견한 것으로, 기체를 가는 구멍으로 분출시키면 온도가 변하는 현상을 말한다. 다시 말해, 기체가 단열된 좁은 통로를 통과하면서 감압되어 발생되는 현상으로, 팽창 전(통로를 통과하기 전)의 압력이 높고, 온도가 낮을수록, 팽창 후(통로를 통과하여 분출 시)의 온도는 낮아지는 것을 말한다. 이와 같은 JT효과(줄-톰슨 효과)는 공지된 기술이기에 더이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다.)

다시 말해, 상기 다수의 유동관(20) 타단부에는 각각의 밸브(30)가 형성되어 있기에, 상기 밸브(30)를 통해 분출되는 가스는 팽창되면서 주위를 냉각시키는 팽창부(50)가 다수개 형성되는 것으로, 본 발명에서는 상기와 같이, 다수개의 유동관(20) 길이가 각각 상이하기 때문에, 도 2에서 도시된 바와 같이, 상기 프로브 외부관체(10)의 전단부(α)를 소정길이에 걸쳐 냉각이 이루어지게 되고, 이로 인하 여, 긴 길이를 가지는 환부를 냉각시켜 제거할 수 있는 것이다.

또한, 상기 다수의 유동관(20) 타단부에 형성된 각각의 밸브(30)들의 개도량 조절을 통해 극저온 수술용 프로브의 팽창부(50) 모든 부분이 균일한 온도로 냉각될 수 있도록 하는데, 이는 동일한 개도량을 가지는 다수개의 밸브(30)로 각각의 팽창부(50)를 구성하게 되는 경우, 가장 짧은 길이를 가지는 제 1유동관의 경우(도 2의 'A'), 제 1유동관(A)에 설치된 제 1 밸브(a) 근처의 기체(가스)는 매우 낮은 온도를 가지게 되어, 기체(가스)가 분출되어 팽창되는 팽창과정에서 더 낮은 온도를 쉽게 얻게 되므로, 다수개의 팽창부(50)가 균일한 온도분포를 얻을 수 없기 때문이다. 다시 말해, 프로브의 온도가 국부적으로 낮아질 경우, 그 부근에 위치하는 환부 주변의 건강한 세포가 파괴될 수 있기 때문에 원하는 세포만을 파괴할 수 있도록 밸브(30)의 개도를 조절하여 극저온 수술용 프로브 즉, 프로브 외부관체(10)의 전단부(α)가 전체적으로 균일한 온도 분포를 얻도록 한다.

일실시예를 통해서 자세히 설명하기 위해 도 2를 참조하면, 도면에 도시된 바와 같이, 유동관(20)은 제 1유동관(A), 제 2유동관(B), 제 3유동관(C) 순으로 길이가 점차 길어져 각각 상이한 길이를 가지도록 하는데(유동관(20) 길이: 제 1유동관(A) < 제 2유동관(B) < 제 3유동관(C)), 균등한 냉각능력을 가지도록 하기 위해, 각각의 밸브(30) 즉, 제 1유동관(A)에 설치된 제 1밸브(a), 제 2유동관(B)에 설치된 제 2밸브(b) 및 제 3유동관(C)에 설치된 제 3밸브(c)는 상호간을 비교시 긴 길이를 가지는 유동관(20)에 설치된 밸브(30)일수록 작은 개도를 가지도록 하는 것이다.(밸브(30) 개도량: 제 1밸브(a)> 제 2밸브(b)> 제 3밸브(c))

물론, 다수번 분기되어 다수개로 이루어지는 유동관(20)(또는 유로(20')) 및 밸브(30)는 본 발명에서 도 2, 도 3을 통해 3개로 도시하였지만, 이 개수는 사용자의 선택에 의해 다양하게 변경가능할 것임은 당연하다.

상기 배출구(40)는 주입부(21)가 결합되어 있는 프로브 외부관체(10)의 일단에 다수개 형성되는 것으로, 상온고압 상태의 가스(G1)는 팽창부(50)에서 팽창되어 극저온 저압 상태의 가스(G2)가 되고, 이로 인해, 팽창부(50) 주변을 냉각시킨 후, 상기 배출구(40)를 통해 외부로 배출된다.

물론, 상기 배출구(40)에는 사용자의 실시예에 따라 별도의 호스 등이 연통연결될 수 있음은 당연하다.

상기 열교환부(60)는 프로브 외부관체(10) 내에서 다수개로 분기되는 다수의 유동관(20) 중단에 형성되는 것으로, 상기 다수의 유동관(20)의 중단을 길이방향을 향해 꽈배기 형상으로 꼬아 형성하여 열교환 면적을 증대시킨 것이다.

다시 말해, 상기 팽창부(50)에서 팽창되어 극저온 저압 상태가 된 가스가 상기 배출구(40)로 배출되기 위해, 프로브 외부관체(10) 내에서 배출구(40) 측으로 유동하는 경우, 상기 유동관(20) 내부로 공급되어 유동되는 유동관(20) 내 상온고압의 가스와 열교환되며 배출되도록 하는 것이다. 즉, 상기 유동관(20) 내 상온고압의 가스보다 더 낮은 온도를 가지는, 팽창되어 극저온 저압이 된 가스가 냉각시키며 배출되도록 하는 것이다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함은 물론이다.

도 1은 종래의 극저온 수술용 프로브를 나타낸 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 극저온 수술용 프로브를 나타낸 일실시예의 내부 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 유동관의 다수 유로를 나타낸 도 2의 A-A선도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 표시>

10: 프로브 외부관체 20: 유동관

21: 주입부 30: 밸브

40: 배출구 50: 팽창부

60: 열교환부

Claims (6)

1. 내부 동공을 가지는 프로브 외부관체(10)와;

   상온고압의 가스를 공급받는 주입부(21)가 일단에 형성되고, 상기 프로브 외부관체(10) 내부에서 길이방향을 향해 분기되어 다수의 유로(20')를 형성하는 다수개의 유동관(20)과;

   상기 다수개의 유동관(20) 타단에 형성되어, 상온고압의 가스를 프로브 외부관체(10) 내로 분사하는 다수개의 밸브(30)와;

   상기 프로브 외부관체(10) 내에서 팽창되어 극저온이자 저압상태가 된 상온고압의 가스를 외부로 배출시키기 위해, 상기 프로브 외부관체(10)의 일단에 형성되는 배출구(40);

   로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다중 팽창부를 가지는 극저온 수술용 프로브.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 다수개의 유동관(20)은

   길이가 상호간 상이하도록 형성하여, 상기 프로브 외부관체(10) 내에서 팽창되어 주위를 냉각시키는 가스의 팽창부(50)를 상기 프로브 외부관체(10) 길이방향으로 다수개 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 다중 팽창부를 가지는 극저온 수 술용 프로브.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 프로브 외부관체(10)는

   상기 프로브 외부관체(10) 내에 위치를 달리하여 형성되는 다수의 팽창부(50)에 의해, 상기 프로브 외부관체(10)의 전단부(α)가 소정길이 냉각되는 것을 특징으로 하는 다중 팽창부를 가지는 극저온 수술용 프로브.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 다수개의 밸브(30)는

   개도량이 각각 조절되는 것을 특징으로 하는 다중 팽창부를 가지는 극저온 수술용 프로브.
5. 제 2항에 있어서,

   상기 다수개의 밸브(30)는

   길이가 길어지는 유동관(20) 순으로 점차 개도량이 줄어들도록 하여, 상기 다수의 팽창부(50) 온도가 모두 균일해 지도록 하는 것을 특징으로 하는 다중 팽창 부를 가지는 극저온 수술용 프로브.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 다수개의 유동관(20)은

   길이방향으로 향해 꽈배기 형상으로 꼬아지는 열교환부(60)를 중단에 형성하여,

   상기 유동관(20) 내부를 유동하는 상온고압 상태의 가스와, 상기 프로브 외부관체(10) 내에 배출되어 팽창됨으로써 극저온이자 저압 상태의 가스가 상호 열교환되도록 하는 것을 특징으로 하는 다중 팽창부를 가지는 극저온 수술용 프로브.

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