KR101503544B1 - 모듈형 레이저 전송 시스템 - Google Patents

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Abstract

외과 수술용 및 다른 치료용 레이저 방출 시스템을 위한 교체 가능한 광섬유가 게시된다. 광섬유(6003)는 말단부에 위치한 접속관(6005)을 포함하며, 말단부는 레이저 손실을 최소화하기 위한 커넥터(6013) 내의 연결 구조물(6007)에 삽입된다. 연결 구조물은 일회용 레이저 팁(701)에 적용할 수 있다. 렌즈(6012) 및 스페이서(6010, 6011)를 포함하는 렌즈 구조물이 연결 구조물(6007)에 배치되고, 렌즈(6012)가 접속관(6005)에 인접하게 위치하며, 이는 레이저 광이 광섬유(6003)를 통과할 때 레이저 광을 조절하는 데 사용될 수 있다. 두 개의 콘솔 실시예 및 다중 파장 레이저 발생 모듈이 전체 레이저 시스템에 부가된다.

Description

모듈형 레이저 전송 시스템{MODULAR LASER TRANSMISSION SYSTEMS}
본 발명은 외과 수술 및 치료용 장치에 관한 것으로 더 구체적으로 레이저 수술 및 치료 장치에 관한 것이다.
광원과 같은 반도체 레이저를 사용하는 외과 수술 및 치료용 레이저가 의료계, 치과 등 여러 분야에서 널리 사용되어 왔다. 사용자의 용도를 늘리기 위해, 레이저 시스템의 특성이 개선될 필요가 있다. 광섬유 관리 시스템을 가지는 외과용 레이저 및 일회용 팁이 특허 출원에 게시되어 있다. 본 발명은 모 출원에 대해 개선 예로서, 무선 제어, 터치 스크린 프로그램, 제거가능한 광섬유 케이블, 멸균 핸드 피스 및 다용도 외과용 팁을 포함하는 모듈형 시스템을 이용한다.
공지된 유형의 레이저 시스템에 존재하는 이전에 언급한 단점을 고려하여, 본 발명은 다중 파장, 무선 원격 제어, 레이저 전달(delivery)을 위한 개선된 광섬유 광학 결합 시스템, 멸균 핸드피스(handpiece), 교체형 팁 구조물을 제공하는 레이저 모듈을 가지는 개선된 레이저 시스템을 제공한다. 이와 같이, 본 발명의 일반적인 목적은 사용이 효과적이고 간단하며 직관적으로 사용할 수 있는 새롭고 개선된 레이저 시스템을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 레이저 시스템은 두 개의 실시예로 구현된다. 두 개의 실시예는 제어 모듈과, 원격 발 패달 동작 제어 장치를 포함한다. 제 1 실시예에서, 제어 모듈은 배터리로 전원이 공급되는 원결 모듈이며, 이는 원하는 위치로 쉽게 조종할 수 있다. 두 번째 예에서, 제어 모듈은 상대적이로 고정된 콘솔이고, 대신에 분리형 핸드피스는 배터리로 전원이 공급되며 이동가능하다. 이러한 두 개의 실시예는 다중 파장 방출 능력, 터치 스크린 콘솔, 새로운 광섬유 결합 시스템 및 교체형 치료/외과 수술용 팁을 포함하는 레이저 모듈로 특징지을 수 있다.
따라서 본 발명의 더 중요한 특징은 다음의 상세한 설명에 의해 명확히 드러날 것이다. 본 발명의 추가적인 특징이 이하에서 설명되고, 첨부된 청구항의 주요 특징을 이룬다.
본 발명의 여러 목적은 다음의 설명 및 첨부된 청구항으로부터 알 수 있다.
본 발명이 온전히 이해되고 실질적인 효과를 내기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예(이에 제한되는 것은 아님)를 첨부된 도면을 참조하여, 이하에서 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라, 외과 수술용 레이저 시스템의 일 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 2는 무선 핸드피스를 사용하는 본 발명의 제 2 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 모듈형 레이저 시스템의 전자 구조를 나타내는 도면이 다.
도 4는 도 2에 도시된 모듈형 레이지 시스템의 전자 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 레이저 시스템을 위해 다중 다장을 제공하는 레이저 모듈을 나타내는 도면이다.
도 6(a)는 레이저 시스템을 위해 설계된 레이저 빔 전달 메커니즘 중 하나를 나타내는 도면이다.
도 6(b)는 커플러 하우징을 나타내는 도면이다.
도 6(c)는 도 6(a)에 도시된 조립된 레이저 빔 전달 장치를 나타내는 도면이다.
도 6(d)는 도 6(a)에 도시된 레이저 빔 전달 장치를 위한 광학 빔 메커니즘을 나타내는 도면이다.
도 6(e)는 레이저 시스템을 위한 다른 레이저 빔 전달 장치를 나타내는 도면이다.
도 6(f)는 도 6(e)에 도시된 조립된 레이저 빔 전달 장치를 나타내는 도면이다.
도 6(h)는 또 다른 레이저 빔 전달 시스템을 나타내는 도면이다.
도 6(i)는 도 6(h)에 도시된 레이저 빔 전달 장치를 위한 광학 빔 추적 메커니즘을 나타내는 도면이다.
도 7(a) 및 도 7(b)는 본 발명을 위해 선택적인 레이저 팁을 나타내는 도면 이다.
도 8(a)-(e)는 도 7(b)에 도시된 디자인의 샘플 팁을 다른 각도에서 도시한 도면이다.
이하에서, 첨부된 도면 및 실시예와 함께 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 메인 콘솔과 무선 풋스위치(footswitch)를 가지는 모듈형 시스템 레이저를 도시하며, 이는 제어 콘솔(100)은 터치 스크린(101), 메인 전자 스위치(102), 핸드피스 홀더(103), 긴급 정지 버튼(104), 배터리에 의해 유닛을 동작시키는 배터리 팩(105), 시스템 동작 소프트웨어를 업데이트하기 위한 USB 포트(106), 필요한 경우에 원격으로 레이저 방출을 제어하기 위한 원격 제어 포트(107), 제어 콘솔(100)로부터 확장된 광섬유 케이블(108),콘솔(100)과 마주보는 광섬유 케이블(108)에 연결된 핸드피스(109), 핸드피스(109)에 연결된 일회용 팁(110)을 포함한다. 전체적으로 시스템의 바람직한 실시예는 제어 콘솔(100)을 둘러싸는 크레들(111, cradle)을 포함한다. 크레들(11)은 콘솔(100)을 장착하는 개방 슬롯(112)을 가진다. 연결 핀(113)이 슬롯(112) 내에 배치되어 크레들(111)로부터 제어 콘솔(100)로 전기 전력을 연결한다. 콘솔(100)이 크레들 내에 장착될 때, 콘솔(100) 내의 광섬유 케이블이 크레들(111)을 통과하도록 제 2 슬롯(114)이 존재한다. 전기 코드(115)(적절한 전원(116)을 가짐)가 크레들(11)에 연결되고 연결 핀(113)에 연결된다. 전기 전원(116, 115)은 크레들 없이 직접 콘솔(100)에 연결될 수도 있다. 시스템의 바람직한 실시예는 레이저 방출을 제어하기 위한 무선 풋스위 치(117)를 포함한다. 무선 풋스위치(117)는 풋스위치(118), 배터리 및 신호 상태를 위한 다중 컬러 LED 표시기(119), 리셋 버튼(120)을 포함한다.
도 2에서, 레이저 시스템은 일회용 팁(202)을 가지는 무선 레이저 핸드피스(201)를 포함한다. 핸드피스(201)는 배터리 동작한다. 핸드피스(201)는 또한 긴급 정지 버튼(203) 및 레이저 방출 표시기(204)를 포함한다. 또한, 레이저 세기 조절 제어장치(205)가 레이저 핸드피스(201)에 존재한다. 이전 실시예에서와 같이, 시스템은 터치 스크린(207)을 가지는 제어 콘솔(206), 메인 전원 스위치(208),프로그램 업데이트를 위한 USB 포트(209), 긴급 정지 버튼(210), 배터리 팩(211), 그리고 원격 제어 스위치9212)를 포함한다. 이 실시예에서, 콘솔(206)은 또한 핸드 피스 홀더(213), 핸드 피스를 장착하기 위한 개방 슬롯(214, 213), 충전 목적으로 제어 콘솔(206)에 부착된 제거가능한 전기 케이블(215)(핸드 피스(201)을 충전하기 위한 케이블(215)과 개방 슬로(214) 사이의 실제적인 연결 수단은 도시되지 않음), 그리고 전력을 제공하기 위한 스위치 전원(216)을 포함한다. 이 시스템은 또한, 메인 풋스위치(218)를 포함하는 무선 풋스위치(217), 배터리 및 신호 상태를 나타내기 위한 다중 컬러 LED 표시기(219), 그리고 리셋 버튼(220)을 포함한다.
도 3은 제 1 실시예에 따른 전자 구조를 나타내며, 여기서 블록은 무선 풋스위치를 위한 전자 디자인을 포함한다. 풋스위치는 배터리에의 전원을 공급받고, 제어 로직 회로에 의해 동작한다. 제어 로직 회로는 전잔 신호 방출기 및 수신기(ES 수신기 및 ES 방출기로 각각 도면에 표시됨)를 위한 신호를 처리한다. 응용예에 사용된 바와 같이, "전자 신호"는 이미 알려지거나 앞으로 개발될 무선 통신 수단을 포함하며, 레이저, IR, RF, 블루투스 통신을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 블록(b)는 메인 콘솔을 위한 구조 디자인을 나타낸다. 신호가 제어 로직 회로를 통해 처리된다. 정보는 터치 스크린에 의해 그래픽 유저 인터페이스틀 통해 입력된다. 풋 스위치로부터의 신호는, 전자 신호를 시스템에 전체적으로 전송함으로써 레이저 방출을 제어한다. 제어 프로그램은 USB 포트를 통해 업데이트될 수 있다.
도 2에 도시된 시스템을 위한 구조를 나타내는 도 4에서와 유사하게, 블록(a)는 무선 풋스위치용 전자 디자인을 나타낸다. 풋스위치는 배터리에 의해 전원을 공급받아 제어 로직을 동작시키며, 이는 전자 신호 방출기 및 수신기를 위해 신호를 처리한다. 블록(b)는 메인 제어 장치를 위한 구조 디자인을 나타낸다. 제어 콘솔 및 핸드피스가 배터리에 의해 동작하므로, 배터리 충전 부분이 존재한다. 신호는 제어 로직 회로를 통해 처리된다. 정보가 터치 스크린에 의해 그래픽 유저 인터페이스를 통해 입력된다. 제어 프로그램은 USB 포트에 의해 업데이트된다. 블록(C)는 배터리에 의해 동작되는 레이저 핸드피스를 위한 구조 디자인을 나타낸다. 전자 신호 방출기 및 수신기가 핸드피스에 존재하여 메인 제어 유닛으로/부터 신호를 수신/송신한다. 제어 로직 회로에 의해 정보가 처리되어 레이저 방출을 제어한다. 레이저 방출은 풋스위치로부터 무선 신호에 의해 제어된다.
두 개의 실시예는 레이저 모듈을 사용하여 하나 광섬유를 통해 방출될 다중 파장 레이저 빔을 생성한다. 레이저 모듈은 제 1 실시예(도 3)의 콘솔 및 제 2 실시예(도 4)의 핸드피스에 위치함에 주의해야 한다. 도 5는 두 개의 실시예에 사용 된 레이저 모듈을 나타낸다. 도 5의 레이저 모듈은, 모듈에 사용된 레이저 팁의 유형에 따라, 단일 파장 또는 다중 파장을 방출할 수 있는 레이저 모듈일 수 있다. 레이저 모듈은 금속 하우징(501)에 포함된다. 하우징(501)의 내부에, 히트 싱크(heat sink, 502)가 레이저 칩(503) 및 검출기 칩(504)을 포함한다. 검출기 칩(504)은 레이저 신호를 검출하여 레이저 전력의 방출이 제어될 수 있도록 한다. 레이저 칩(503) 및 검출기 칩(504)은 전도성 와이어(505, 506, 507)에 의해 각각 하우싱(501)에 위치한 전극(505a, 506a, 507a)에 접착된다. 레이저 칩(504)의 전면에, 광학 렌즈(508)가 존재하여 방출된 레이저 빔이 전송을 위해 평행 빔(509)이 되도록 한다.
또 다른 히트 싱크(510)가 레이저 칩(511) 및 검출기 칩(512)을 포함한다. 레이저 칩 및 검출기 칩은 전도성 와이어(513, 514, 515)에 의해 전극(513a, 514a, 515b)에 각각 부착된다. 방출된 레이저 빔이 평행 빔(517)이 되게 하기 위해 광학 렌즈(516)가 존재한다. 빔(509, 517)은, 빔(509)를 100% 통과시키고, 빔(517)은 100% 반사시키며, 빔(517)이 빔(517a)이 되도록 반사시키는 필터/반사기(reflector)(518)와 만나게 된다. 이러한 필터/반사기(518)의 반사도 및 투명도는 필터/반사기(518)의 일 측면에 기인한다. 이 일 측면은 모든 또는 거의 대부분의 레이저 파장을 투과하나 다른 측면은 모든 또는 거의 대부분의 레이저 파장을 반사한다.
또 따른 히트 싱크(519)는 레이저 칩(520) 및 검출기 칩(521)을 포함한다. 레이저 칩 및 검출기 칩은 전도성 와이어(522, 523, 524)에 의해 전극(522a, 523a, 524a)에 각각 부착된다. 방출된 레이저 빔이 평행 빔(526)이 되게 하기 위한 광학 렌즈(525)가 존재한다. 빔(526, 509, 517a)는 필터/반사기(527)와 만나게 된다. 이는 빔(509, 517a)를 100% 투과시키고, 빔(526)은 100% 반사하여 반사된 빔이 빔(526a)이 되도록 한다. 세 개의 빔(509, 517a, 526a) 모두는 홀더(529)에 의해 둘러싸인 광학 렌즈(528)에 다다른다. 렌즈(528)는 세 개의 빔 모두를 단일 광섬유(530)에 집중되도록 한다. 따라서, 세 개의 발생된 레이저 빔을 하나의 빔으로 통합하여, 광섬유가 세 개의 서로 다른 파장을 가지는 단일 레이저 빔을 방출할 수 있다. 추가 레이저 소스가 최종 방출된 빔에 파장을 더 추가하는 데 사용될 수 있다.
레이저 빔을 외과 수술 표면에 전달하는 것이 레이저 시스템의 핵심이다. 여러 개의 레이저 빔 전달 메커니즘이 이 명세서에 게시된다.
도 6(a)는 레이저 빔을 위한 전달 메커니즘 중 하나를 나타낸다. 도 5에 도시된 바와 같은 레이저 모듈(6001)이 주어지면, 본 발명에 따른 시스템은 도 6(a)에 도시된 바와 같이 레이저 모듈(6001)을 중심부로서 조립된다. 광섬유(6002)가 모듈(6001)로부터 나와 다른 구성요소와 연결된다. 접속관(ferrule, 6003)이 광섬유(6002)에 제공되어 광섬유(6002)를 다음 스테이지에 연결한다. 접속관(6003)에 연결된 너트(6004)는 접속관(6003)이 다른 연결장치에 연결되는 것을 용이하게 한다. 광섬유(6002)는 표준 광섬유 마무리(finish)를 이용하여 접속관(6003)의 말단에 마무리된다. 중심부 쪽 말단에 개구부(6008)와 중심부에서 먼 말단의 개구부(6009)를 가지는 하우징(6007)이 위치한다. 하우징(6007) 내에 광학 렌즈(6012)의 양 말단에 정밀 스페이서(6010, 6011)가 존재한다. 하우징(6007)에 대한 상세한 사항이 도 6(b)에 도시된다. 커플러(6013)는 추가 광 전송을 위해 제공된다. 중심부쪽 말단에 개구부(6014)와 중심부에서 먼 쪽 말단에 개구부(6015), 그리고 정지 포인트(stop point, 6016)를 가지는 커플러(6013)가 하우징(6007)을 포함한다. 접속관(6017)은 다른 광섬유(6018)를 포함한다. 너트(6019)는 접속관(6017)에 부착되도록 연결된다. 광섬유(6018)는 말단 접속관(6017)에 대해 표준 마무리를 가진다. 광섬유(6018)의 다른 말단에는, 접속관(6021)이 존재하여 광섬유가 다음 스테이지에 연결되도록 한다. 너트(6022)는 접속관(6021) 및 접속관의 말단에 위치한 광섬유 마무리 표면(6023)에 부착된다. 중심부쪽 말단에 위치한 개구부(6025)와 중심부에서 먼 쪽 말단에 위치한 개구부(6026)을 가지는 다른 하우징(6024)이 광학 렌즈(6029)의 양쪽 말단부에 각각 정밀 스페이서(6027, 6028)를 포함한다. 중심부쪽 말단에 위치한 개구부(6031)와, 중심부에서 먼쪽 말단에 위치한 개구부(6032), 그리고 정지 포인트(6033)를 이용하여 커플러(6030)가 하우징(6024)에 연결된다. 광섬유 마무리(6036)를 가지는 광섬유(6035)를 포함하기 위한 다른 접속관(6034)이 커플러(6030)에 맞춰질 수 있다.
도 6(b)는 하우징(6007, 6024)을 상세히 나타낸다. 실린더형 하우징(6101)(이는 탄성 성질을 가지는 금속 또는 플라스틱으로 제조됨)이 중심부 쪽 말단에 개구부(6102)와 중심부에서 먼 쪽 말단에 개구부(6103), 그리고 중심부 쪽 말단에서 먼 쪽 말단으로 개방 슬롯(6104)을 포함한다. 중요한 특징은 개방 슬롯(6104)이 하우징(6101)의 내부 지름보다 큰 사이즈의 접속관도 양쪽 말단 안에 들어가게 하며, 자동으로 접속관을 정렬한다는 것이다. 이는 서로 정밀한 관계에 있는 경우에도, 다양한 접속관을 수용하데 중요하다.
도 6(c)는 도 6(a)에 도시된 레이아웃과 같이 조립된 광섬유 전도 메커니즘을 나타낸다. 레이저 모듈(6201)로부터 발생된 레이저 빔이 광섬유 케이블(6202)을 통해 연결 포인트(6203)로 전송되며, 이는 커플러, 하나의 렌즈 및 스페이서를 포함하는 하우징, 그리고 다른 광섬유(6204)에 대한 접속관을 포함한다. 레이저 빔은 하나의 광섬유로부터 다른 광섬유로, 연결 포인트(6203)를 이용하여 연결된다. 커플러, 스페이서 및 렌즈의 메커니즘은 하나의 광섬유에서 다른 광섬유로의 연결 효율을 최적화한다. 연결 포인트(6203)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 레이저 빔을 레이저 시스템 내부에서 레이저 시스템 외부로 전송하는 전송 포인트일 수 있다. 이후에 레이저 빔은 다른 연결 포인트(6205)로 전송되고, 커플러와, 렌즈 및 스페이서를 포함하는 하우징, 그리고 다른 광섬유(6206)를 위한 접속관을 포함하며, 이는 레이저 빔을 외과 수술 표면으로 전달한다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 연결 포인트(6205)는 핸드피스로부터 레이저 시스템을 위한 교체용 팁으로의 전송 포인트일 수 있다.
도 6(d)는 도 6(a)에 도시된 레이저 전송을 위한 광학 시스템을 나타낸다. 레이저 빔(6301)은 광섬유(6302)로 입력된다, 광섬유(6302)로부터 빠져나와, 렌즈(6303)에 의해 다른 광섬유(6304)로 전달되고, 광섬유(6304)로부터 나와 렌즈(6305)에 의해 또 다른 광섬유(6306)로 전달되며, 마지막으로 광섬유(6306)의 말단에서 나와 빔(6307)으로 응용 표면에 전달된다.
도 6(d)에 도시된 바와 같은 레이저 빔 전달 메커니즘이 1-10와트 범위의 전력 출력을 가지는 레이저 시스템에 사용될 수 있다.
도 6(e)는 레이저 빔을 위한 전달 메커니즘의 다른 예를 나타낸다. 위에 설명한 바와 같이 레이저 모듈(6401)이 주어지면, 본 발명에 따른 시스템은 레이저 모듈(6401)을 중심부로 조립된다. 광섬유(6402)는 모듈(6401)에서 나와 다른 구성요소로 연결된다. 접속관(6403)이 광섬유(6402)에 제공되어 광섬유(6402)를 다음 스테이지에 연결한다. 접속관(6403)에 연결된 너트(6404)가 접속관(6403)을 다른 연결 포인트에 연결하는 것을 용이하게 한다. 광섬유(6402)가 접속관(6405)의 말단에서 마무리된다. 이어서 중심부 쪽 말단에 개구부(2407)를 중심부에서 먼 쪽 말단에 개구부(2408)를 포함하는 하우징(2406)이 존재한다. 정밀 스페이서(2409), 광학 렌즈(2410) 및 다른 정밀 스페이서(2411)가 하우징(2406) 내부에 존재한다. 하우징(6406)은 도 6(b)에 도시된 하우징(6007)과 동일하다. 커플러(6413)가 추가 광 전송을 위해 제공된다. 중심부 쪽 말단의 개구부(6412) 및 중심부에서 먼 쪽 말단의 개구부(6414)를 이용하여 연결된다. 하우징(6406)이 중심부 쪽 말단의 개구부(6412)에서 커플러(6413)에 삽입되는 반면, 동일한 하우징(6415)은 중심부에서 먼 쪽 말단의 개구부(6414)에서 커플러에 삽입된다. 하우징(6415)의 내부 구조는, 내부에 정밀 스페이서(2418), 광학 렌즈(2419), 다른 정밀 스페이서(2420)를 포함한다는 점에서 하우징(6406) 내의 구조를 반영한다. 하우징(6415)은 또한 중심부 쪽 개구부(6416) 및 중심부에서 먼 쪽 개구부(6417)를 나타낸다. 중심부에서 먼 쪽 개구부(6417)는 광섬유(6421)를 포함하는 접속관(6422)을 수용하고, 이는 접속관(6424)의 말단에서 마무리된다. 접속관(6422)은 마찬가지로 너트(6423)에 부착되어 연결을 용이하게 한다. 이것이 연결 광섬유(6421)의 제 1 부분이며, 다른 말단에서 이와 동일한 구조를 가진다. 구체적으로 광섬유가 다음 스테이지에 연결되도록 하는 접속관(6425)이 존재한다. 중심부 쪽 개구부(6429) 및 중심부에서 먼 쪽 개구부(6430)를 가지는 다른 하우징(6428)이 정밀 스페이서(6431), 렌즈(6432) 및 정밀 스페이서(6433)를 포함한다. 중심부 쪽 말단의 개구부(6435)와 중심부 쪽에서 먼 말단의 개구부(6436) 및 정지 포인트(6437)를 이용하여 커플러(6434)가 하우징(6428)에 연결된다. 광섬유 마무리(6440)을 가지는 광섬유(6438)을 포함하도록 하는 다른 접속관(6439)이 커플러(6434)에 맞춰질 수 있다. 이러한 구성은 도 6(a)에 도시된 제 1 실시예에 대해 추가 초점 렌즈를 더 사용한 것이다.
도 6(f)는 도 6(e)의 레이아웃과 같이 조립된 광섬유 전도 메커니즘을 나타낸다. 레이저 모듈(6501)로부터의 레이저 빔이 광섬유 케이블(6502)을 통해 연결 포인트(6503)으로 전달되며, 이는 커플러, 두 개의 렌즈를 가지는 하우징, 그리고 다른 광섬유(6504)를 위한 접속관을 포함한다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 연결 포인트(6503)는 또한 시스템 내부로부터 시스템 외부로 레이저 빔을 전송하는 전송 포인트일 수 있다. 이어서, 레이저 빔은 다른 연결 포인트(6505)로 전송되고, 커플러, 하나의 렌즈를 포함하는 하우징, 다른 광섬유(6506)를 위한 접속관을 포함하며, 이는 레이저 빔을 외과수술 표면에 전달한다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 연결 포인트(6506)는 핸드피스로부터 레이저 시스템을 위한 교체가능한 팁으로의 전송 포인트일 수 있다.
도 6(g)는 도 6(e)에 도시된 레이저 전송을 위한 광학 시스템을 나타낸다. 레이저 빔(6601)은 광섬유(6602)에 입력되고, 광섬유(6602)로부터 나와 렌즈(6603, 6604)에 의해 다른 광섬유(6605)에 입력되고, 이어서 광섬유(605)에서 나와 렌즈(6606)에 의해 다른 광섬유(6607)로 초점에 맞춰지고, 마지막으로 광섬유(6607)의 말단에서 나와 빔(6608)으로 응용 표면에 입력된다.
도 6(g)에 도시된 레이저 빔 전달 시스템은 적당한 전력 출력(예를 들면, 최종 레이저 출력이 1-15 와트)을 가지는 레이저 시스템에 사용될 수 있다.
도 6(h)는 레이저 빔에 대한 다른 전달 메커니즘을 나타내다. 위에 설명한 바와 같은 레이저 모듈(6701)이 주어지면, 도 6(h)에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 시스템은 레이저 모듈(6701)을 중심부로서 조립된다. 광섬유(6702)는 모듈(6701)을 다른 구성요소에 연결한다. 접속관(6703)이 광섬유(6702)에 제공되어 광섬유(6702)를 다음 스테이지에 연결한다. 접속관(6703)에 연결된 너트(6704)는 접속관(6703)이 다른 연결 포인트에 연결되는 것을 용이하게 한다. 광섬유(6702)는 접속관(6705)에 마무리된다. 이어서, 중심부 쪽 말단의 개구부(2707)와 중심부에서 먼 쪽 말단의 개구부(2708)를 포함하는 하우징(2706)이 존재한다. 하우징(2706) 내부에 정밀 스페이서(2709), 광학 렌즈(2710) 및 다른 정밀 스페이서(2711)가 존재한다. 하우징(6706)은 도 6(b)에 도시된 하우징(6007)과 동일하다. 커플러(6713)가 추가 광 전송을 위해 제공된다. 커플러(6713)는 중심부 쪽 말단의 개구부(6713)와 중심부에서 먼 쪽 말단의 개구부(6714)를 포함한다. 하우징(6706)이 개구부(6712)에서 커플러(6713)에 삽입되고, 마찬가지로 하우징(6715)이 개구부(6714)에서 커플러에 삽입된다. 하우징(6715) 내부의 구조는, 하우징(6715) 내에 정밀 스페이서(2718), 광학 렌즈(2719) 및 다른 정밀 스페이서(2720)를 포함한다는 점에서, 하우징(6706) 내의 구조를 반영한다. 하우징(6715)은 또한 중심부 쪽 개구부(6716) 및 중심부에서 먼 쪽 개구부(6717)을 나타낸다. 중심부에서 먼 쪽 개구부(6717)는 광섬유(6712)를 포함하는 접속관(6722)을 수용하고, 이는 접속관(6724)의 말단에서 마무리된다. 접속관(6722)은 마찬가지로 연결을 용이하게 하는 너트(6723)에 부착된다. 이는 연결 광섬유(6721)의 제 1 부분이며, 다른 쪽 말단에서 동일한 구조를 가진다. 구체적으로 광섬유를 다음 스테이지에 연결하는 접속관(6725)가 존재한다. 너트(6726)는 접속관(6735)과 접속관(6725)의 말단에 위치한 광섬유 마무리 표면(6727)에 부착된다. 중심부 쪽 개구부(6729) 및 중심부에서 먼 쪽 개구부(6733)를 가지는 다른 하우징(6728)이 정밀 스페이서(6430), 렌즈(6431) 및 정밀 스페이서(6432)를 포함한다. 커플러(6734)가 추가 광 전송을 위해 제공된다. 커플러(6734)는 중심부 쪽 말단의 개구부(6735)와 중심부 쪽에서 먼 말단의 개구부(6736)을 포함한다. 하우징(6728)이 중심부 쪽 말단 개구부(6735)에서 커플러(6734)에 삽입되고, 마찬가지로 동일한 하우징(6737)이 중심부에서 먼 쪽 말단 개구부(6736)에서 커플러에 삽입된다. 하우징(6737) 내부 구조는 정밀 스페이서(2738), 광학 렌즈(2740), 및 다른 정밀 스페이서(2741)을 내부에 포함한다는 점에서 하우징(6738)의 구조를 반영한다. 하우징(6737)은 또한 중심부 쪽 말단의 개구부(6738)와 중심부에서 먼 쪽 말단의 개구부(6742)를 나타낸다. 중심부에서 먼 쪽 말단의 개구부(6742)는 광섬유(6744)를 포함하는 접속관(6743)을 수용하고, 이는 접속관(6745)의 말단에서 마무리된다. 이러한 구조는 도 6(a)에 도시된 제 1 실시예에에 두 개의 추가 초점 렌즈를 더 이용한 것이다.
도 6(i)는 도 6(h)의 레이아웃과 같이 조립된 광섬유 전도 메커니즘을 나타낸다. 레이저 모듈(6801)로부터의 레이저 빔이 광섬유 케이블(6802)을 통해 연결 포인트(6803)로 전달되며, 이는 커플러, 두 개의 렌즈를 가지는 하우징, 렌즈와 광섬유 마무리 사이의 스페이서 그리고 다른 광섬유(6804)를 위한 접속관을 포함한다. 이어서, 레이저 빔은 다른 연결 포인트(6805)로 전송되고, 이 포인트는 커플러, 두 개의 렌즈를 가진 하우징 및 다른 광섬유(6806)를 위한 접속관을 포함한다.
도 6(j)는 도 6(h)에 도시된 레이저 전송을 위한 광학 시스템을 나타낸다. 레이저 빔(6901)이 광섬유(6902)에 입력되고, 이어서 광섬유(6902)로부터 나와 렌즈(6903, 6904)에 의해 다른 광섬유(6905)로 입력되고, 광섬유(6905)로부터 나와 렌즈(6906, 6907)에 의해 다른 광섬유(6608)로 입력되며, 마지막으로 광섬유(6608)의 말단에서 나와 빔(6609)으로 응용 표면에 입력된다. 도 6(j)에 도시된 메커니즘은 고출력 레이저 전달을 위해 사용될 수 있다.
도 6(a)-(j)에 도시된 광섬유 연결 디자인에 의해서, 외과 수술 목적의 광섬유 팁이 주어진 시간에 변경될 수 있다. 하우징 및 광학 렌즈를 포함한 팁 디자인이 도 7(a)에 도시된다. 팁은 캐뉼러 팁(702)이 확장하는 케이싱(casing, 701)을 포함한다. 캐뉼러 팁(702)에는, 광섬유(708)를 가이드하기 위한 채널(703)이 존재한다. 실린더형 하우징(706)은 광학 렌즈(705), 스페이서(704), 그리고 광섬 유(708)의 하나의 말단을 둘러싸는 광섬유 커넥터(707)를 포함한다. 광섬유(708)는 일자형 또는 어느 각도로 구부러질 수 있는 채널(703)의 모양에 따라 휘어진다. 개방 스페이스(709)가 존재하여 팁이 원하는 핸드피스에 맞춰질 수 있다.
도 7(b)에 도시된 팁은 광학 렌즈를 포함하지 않는 팁이다. 팁은 캐뉼러 팁(711)이 확장하는 케이싱(710)을 포함한다. 캐뉼러 팁(711)에는 광섬유(714)를 가이드 하기 위한 채널(712)이 존재한다. 팁 케이싱(710) 내부에는 광섬유(714)를 둘러싸는 커넥터(713)가 존재한다. 캐뉼러 팁(711)은 광섬유가 팁의 축에 대해 각을 가지도록 케이싱을 디자인함으로써 각을 가질 수 있다. 핸드피스에 팁을 맞추기 위한 스페이스(715)가 존재한다. 어느 팁 실시예에서나, 팁 내의 광섬유는 종래기술 또는 이후 기술에서와 같이, 팁의 말단에서 바로 또는 모든 방향으로 자유자재로 방향을 바꿀 수 있고, 팁의 물리적 구조물을 통해 다른 패턴으로 빛을 방출할 수 있다. 팁의 구조물은 광섬유(708, 714)가 팁에 고정되어 포함되도록 만들어지며, 가능한 적은 물질 자원을 이용하나 일회용이다. 팁 내의 고정되며, 일회용이므로, 종래 기술에 따른 광섬유와 동일한 스트레스를 받지 않으며, 어느 각도로든 부드럽게 휘어져, 조립중에 광섬유 제거하여 다른 캐뉼러 시스템으로 반복 삽입함으로써 발생하는 스트레스 및 긴장을 줄일 수 있다.
팁 내의 광섬유 커넥터에 의해 형성된 축으로부터 어느 각도로든 팁이 이동될 수 있다. 도 8a-e는 각각 0도, 30도, 45도, 60도 및 90도 이동된 도 7(b)의 팁 디자인을 나타낸다. 이러한 각도는 물론 예시이며, 어느 각도나 사용될 수 있다. 왜냐하면, 각 팁의 케이싱이 광섬유를 지지하고, 광섬유가 캐뉼러 또는 다른 가드로부터 제거되고 삽입될 때 다양한 각도로 반복하여 휘어짐으로써 스트레스를 반지 않기 때문이다. 각 팁은 확장된 캐뉼라 팁(802a, 802b, 등)을 가지는 케이싱(801a, 801b, 등)을 포함한다. 실린더형 커넥터(804a, 804b 등)은 광섬유(805a, 805b 등)의 하나의 말단을 둘러싸고, 하우징(801a, 801b, 등) 내에서 캐뉼러 팁(802a, 802b, 등)을 마주보도록 배치된다. 스페이스(806a, 806b, 등)에 의해 둘러싸여 핸드피스로 연결된다. 실린더형 커넥터(804a, 804b, 등)은 또한 축을 형성한다. 각 캐뉼러 팁(802a, 802b, 등)은 채널(803a, 803b, 등)을 포함하고, 축에 대해 하나의 각을 이루도록 휘어진다(포함된 채널(803a, 803b, 등)도 마찬가지임). 광섬유(805a, 805b 등)는 실린더형 커넥터(804a, 804b, 등)로부터 채널(803a, 803b, 등)을 통해 확장하고, 중심부로부터 먼 쪽의 말단부가 캐뉼러 팁(802a, 802b, 등)으로 확장하도록 한다. 이러서 팁 내의 휘어진 부분은 연결된 핸드피스로부터 입력된 레이저의 방향을 조정한다.
상술한 본 발명의 실시예들은 단지 예시와 설명을 위한 것일 뿐이며, 본 발명을 설명된 형태로 한정하려는 것이 아니다. 따라서, 다양한 변화 및 변경을 할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게 자명하다. 또한, 이 명세서의 상세한 설명이 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항에 의해서 정의된다.
본 발명은 몸체 및 광 전도 광섬유 광학장치 및 렌즈 컴포넌트 모두가 간단한 몰딩 플라스틱 또는 다른 적합한 물질, 구성요소로 제조될 수 있다. 유리 또는 다른 광 전도 물질이 광 전도 구성요소에 사용될 수 있다. 본 발명은 레이저가 사 용된 산업분야에서 사용될 수 있다.

Claims (24)

  1. 레이저 전송 시스템에 있어서, 상기 레이저 전송 시스템은,
    레이저 생성 모듈과,
    상기 레이저 생성 모듈에 연결되는 제1 말단부를 가지고, 접속관으로 둘러싸이는 자유 말단부를 가지는 레이저 전송 광섬유와,
    상기 레이저 전송 광섬유의 자유 말단부에 연결되고, 팁 부착 구조물을 가지는 핸드피스와,
    상기 핸드피스에 부착되기 위한 제거가능한 팁을 포함하고, 상기 제거가능한 팁은,
    채널을 가지는 캐뉼러 부분으로부터 연장되어 형성되는 케이싱과, 제1 말단부 및 제2 말단부를 가지는 광섬유의 짧은 부분 - 광섬유의 적어도 일부의 짧은 부분의 제1 말단부는 캐뉼러 부분의 채널 내에 위치되고, 광섬유의 제1 말단부는 캐뉼러 부분의 말단부로부터 연장됨 - 과, 광섬유의 짧은 부분의 제2 말단부를 둘러싸는 커넥터 - 상기 커넥터는 케이싱 내에 있고 채널에 접합됨 - 와, 핸드피스의 팁 부착 구조물이 연결되도록 케이싱과 커넥터 사이에 형성된 스페이스를 포함하되,
    레이저 전송 광섬유를 둘러싸는 접속관 및 광섬유의 짧은 부분을 둘러싸는 커넥터는, 제거가능한 팁이 핸드피스에 부착될 때, 레이저 전송 광섬유에서 광섬유의 짧은 부분으로 레이저 전송을 위해 정렬되고,
    채널은 커넥터에 대하여 0도 내지 90도의 각도로 광섬유의 짧은 부분을 직접적으로 각이 지도록 하는 것을 특징으로 하는 레이저 전송 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    커넥터가 삽입되는 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 전송 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 하우징은 제거가능한 팁의 케이싱 내에 있는 것을 특징으로 하는 레이저 전송 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 하우징 내에 위치되는 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 전송 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 하우징 내에 위치되는 스페이서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 전송 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 하우징의 제1 말단부에 접속관을 수용하고, 상기 하우징의 제2 말단부에 커넥터를 수용하는 것을 특징으로 하는 레이저 전송 시스템.
  7. 레이저 전송 시스템에 있어서, 상기 레이저 전송 시스템은,
    핸드피스와,
    상기 핸드피스에 연결하도록 구성되는 제거가능한 팁 - 상기 제거가능한 팁은 곡선형 채널을 가진 캐뉼러 부분으로부터 연장되는 케이싱 및 곡선형 채널의 모양에 따라 구부러지고, 곡선형 채널 내에 위치되는 광섬유의 적어도 일부에서 수술 표면으로 레이저 빔을 전달하도록 구성된 광섬유를 포함함 - 을 포함하되,
    상기 광섬유는 제1 말단부 및 제2 말단부를 포함하고, 광섬유의 제2 말단부는 커넥터 내에 둘러싸이고, 상기 제거가능한 팁은 광학 렌즈, 스페이서 및 커넥터를 가진 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 전송 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    광섬유의 제1 말단부는 캐뉼러 부분으로부터 연장되는 것을 특징으로 하는 레이저 전송 시스템.
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