KR101642870B1 - 내시경 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내시경 사용중에 윈도우 표면에 생기는 액적에 의해서 야기되는 이미지의 왜곡이나 품질 저하를 억제할 수 있는 내시경에 관한 것으로, 본 발명에 따른 내시경은 하우징; 상기 하우징 내부에 제공되는 복수의 렌즈; 상기 복수의 렌즈 하단에 제공되는 촬상소자; 상기 복수의 렌즈 전단 방향에 위치하는 상기 하우징의 일단부에 결합되는 윈도우; 및 상기 윈도우의 내부면에 형성된 투명전도막층을 포함한다.
Description
본 발명은 내시경에 관한 것으로, 보다 구체적으로 내시경의 윈도우 내부면에 투명전도막층을 형성하여 왜곡이 없는 선명한 이미지를 안정적으로 획득할 수 있는 내시경에 관한 것이다.
체내 혹은 산업 구조물내의 이미지를 획득하는 촬상 시스템으로 내시경이 있다. 내시경은 인체 또는 동물의 신체 또는 사람이 직접 들어갈 수 없는 좁은 산업 구조물 내부로 주입하기에 적당한 기다란 튜브로 이루어져 있고, 내시경의 원거리 팁에 있는 렌즈와 촬상소자는 신체 또는 산업 구조물의 내부 영역의 이미지 즉, 위 또는 장 등과 같은 장기 내부의 이미지를 제공하는데 종종 이용된다. 내시경과 연결된 광섬유 케이블 등을 이용하여 내시경 이용자는 직접 신체 또는 산업 구조물 내부로 직접 들어가지 않고서도 외부에서 신체 또는 산업 구조물 내부를 관찰할 수 있게된다.
이러한 내시경은 다양한 의료용 장비나 산업구조물 관찰 장비에 적용되어 사용되고 있는데, 다양한 환경에서 이용되는 내시경은 관찰대상과 직접 서로 대향하는 내시경 윈도우의 표면 온도와 사용 환경의 온도(신체 내부 온도 혹은 산업구조물 내부 온도)가 다를 경우에 내시경 윈도우의 표면에 김서림이 발생하여 내시경 윈도우를 통하여 고품질의 이미지를 획득하는데 방해 요소로 작용하게 된다. 특히, 정밀한 작업을 해야하는 산업현장 혹은 정밀한 수술이 필요한 의료현장에서는 내시경으로 관찰이 필요한 신체 내부 혹은 산업구조물 내부의 선명한 내부 이미지를 획득할 수 없게 되면 정밀 작업 혹은 수술 자체를 중단한 후에 윈도우 표면에 서린 김을 반복적으로 제거하여야 하는 번거로운 과정이 필요하고, 이로 인하여 작업 혹은 수술 시간이 길어지는 문제점이 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 것으로서, 내시경 윈도우의 내부면에 투명도전막층을 형성하여, 내시경 사용중에 이미지의 왜곡이나 품질 저하가 일어나지 않는 내시경을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 내시경은 하우징; 상기 하우징 내부에 제공되는 복수의 렌즈; 상기 복수의 렌즈 하단에 제공되는 촬상소자; 상기 복수의 렌즈 전단 방향에 위치하는 상기 하우징의 일단부에 결합되는 윈도우; 및 상기 윈도우의 내부면에 형성된 투명전도막층을 포함할 수 있다.
상기 투명전도막층은 상기 윈도우의 내부면 일부를 노출시키는 복수의 오픈부를 형성하는 투명전도막 패턴 형태로 이루어지고, 상기 윈도우 내부면의 단위 면적당 상기 오픈부의 면적은 상기 윈도우의 가장자리 영역보다 중앙 영역에서 더 클 수 있고, 혹은 상기 윈도우 내부면의 단위 면적당 상기 오픈부의 면적은 상기 윈도우의 중앙부에서 가장자리부로 갈수록 점차 작아질 수 있다.
상기 윈도우의 가장자리 영역에서 상기 투명전도막 상에 형성된 접속 전극; 및 상기 하우징의 일단부에 제공되는 탄성 접속단자를 더 포함하고, 상기 하우징과 윈도우를 서로 밀착하여 결합하면 상기 접속 전극 및 탄성 접속단자가 접촉되면서 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 윈도우의 내부면에는 내측방향으로 형성된 오목부를 더 포함하고, 상기 오목부의 내부에 전도성 물질이 충진되며, 상기 전도성 물질은 적어도 부분적으로 상기 투명전도막층과 연결될 수 있다.
상기 오목부는 윈도우의 가장자리 영역에만 형성될 수 있다.
상기 윈도우의 외부면에 형성된 친수성 산화물층을 더 포함할 수 있다.
상기 하우징의 일단부 측에 제공되어 관찰대상을 향하여 발광하는 광원을 더 포함하고, 상기 친수성 산화물층은 상기 광원에 의하여 광여기될 수 있다.
상기 친수성 산화물층은 타이타늄(Ti), 아연(Zn), 주석(Sn), 실리콘(Si), 텅스텐(W), 비스무스(Bi), 철(Fe) 중에서 선택된 적어도 하나의 금속을 포함하는 금속 산화물로 이루어질 수 있다.
하우징 내부와 외부의 온도 차이를 감지하는 온도 센싱부를 더 포함하고, 상기 센싱부에서 감지된 온도 차이에 따라 상기 투명전도막에 제공되는 전원의 크기가 제어될 수 있다.
본 발명에 따른 내시경에 의하면, 내시경을 통하여 관찰이 필요한 관찰대상의 이미지가 투과하는 윈도우의 내측면에 투명전도막층을 형성하여 윈도우의 온도를 조절함으로써, 내시경 내외의 온도차로 인한 김서림을 방지할 수 있고, 이로 인하여 왜곡되지 않고 고품질의 이미지를 획득할 수 있다.
또한, 윈도우의 내부면에 형성되는 투명전도막의 패턴에 의해서 이루어지는 오픈부가 윈도우의 가장자리 영역보다 중앙영역에서 더욱 크게 형성하여, 투명전도막에 의한 왜곡 혹은 투과율의 하락으로 인한 이미지의 품질의 저하를 억제할 수 있다.
그리고, 윈도우의 외부면에 친수성 산화물층을 형성하여 윈도우 표면에 김서림을 추가적으로 방지할 수 있고, 신체 내부의 혈액 등과 같은 액체가 내시경 윈도우에 맺히는 것을 억제하여 내시경 사용자에게 선명한 이미지를 제공하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 내시경의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 내시경 선단부의 단면도이다.
도 3는 본 발명의 실시예에 따른 투명전도막층의 패턴을 나타내는 평면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 윈도우의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 내시경 선단부의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 내시경 선단부의 단면도이다.
도 3는 본 발명의 실시예에 따른 투명전도막층의 패턴을 나타내는 평면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 윈도우의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 내시경 선단부의 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 내시경의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 단지 본 발명의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면은 실시 예를 설명하기 위해 그 크기가 과장될 수 있고, 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 내시경의 개념도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 내시경 선단부의 단면도이고, 도 3는 본 발명의 실시예에 따른 투명전도막층의 패턴을 나타내는 평면도이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 내시경은 인간이나 동물의 체내 혹은 산업구조물의 내부로 삽입되는 삽입부(10), 일단이 삽입부의 말단에 결합되고 타단은 전기적 혹은 광학적인 신호를 전달하는 케이블을 통하여 제어부에 연결되는 연결부(20), 내시경으로부터 전달되는 각종 데이터 및 내시경에 필요한 신호들을 제어하는 제어부(30), 및 신체나 산업구조물 내부의 이미지를 나타내는 모니터(40)를 포함할 수 있다. 제어부(30)에는 신체나 산업구조물 내부의 이미지를 처리하여 외부의 모니터(40)로 전송하는 영상처리부(31), 삽입부(10)의 선단에서 이미지 촬상에 필요한 광을 제공하는 광원을 제어하는 광원제어부(32), 및 삽입부(10) 선단의 온도를 제어하는 온도제어부(33)를 포함할 수 있다. 이외에도 필요에 따라서 수술 혹은 작업 등에 필요한 여러가지 기능을 수행하도록 해주는 조작부 혹은 인터페이스 등을 더 포함할 수 있음은 물론이다.
본 발명에 따른 내시경은 삽입부(10)의 외형을 이루는 하우징(200), 하우징 내부에 제공되어 관찰 대상에 대해서 촛점을 맞추거나 확대하는 등의 기능을 수행하는 복수의 렌즈(300)로 구성된 광학계, 복수의 렌즈(300) 하단에 위치하여 결상되는 이미지를 획득하는 촬상소자(400); 복수의 렌즈(300) 전단 방향에 위치하는 상기 하우징의 일단부(즉, 삽입부(10)의 선단부)에 결합되어 삽입부(10)를 외부 환경으로부터 차단시키면서 관찰대상의 이미지 정보를 투과시키는 윈도우(100); 및 윈도우(100)의 내부면에 형성된 투명전도막층(110)을 더 포함할 수 있다.
윈도우(100)는 광투광성 재료인 유리 또는 폴리머 등으로 이루어질 수 있는데, 하우징 내부에 있는 복수의 렌즈(300)과 촬상 소자(400) 등을 보호하면서 촬상 소자(400)가 관찰대상의 이미지를 획득할 수 있도록 이미지 정보를 투과할 수 있도록 구성된다. 필요에 따라서 삽입부(10)의 선단에 대물렌즈를 이용하여 삽입부(10)를 밀폐하는 경우에는 윈도우(100)는 대물렌즈로 이해될 수도 있다.
투명전도막층(110)은 투명하여 윈도우를 통과하여 렌즈로 전달되는 이미지 정보의 손실을 발생시키지 않으면서도, 전원을 인가하는 경우에 투명전도막층(110)의 저항 성분에 의해서 줄 열(joule heat)을 발생시킬 수 있도록 한다. 투명전도막층(110)의 저항은 0.01Ω 내지 105Ω일 수 있는데, 저항은 발생시켜야할 줄 열의 크기에 따라 두께와 재료 등을 변화하여 선택될 수 있다. 투명전도막층(110)은 ITO(인듐 주석 산화물), ZnO(산화 아연), IZO(인듐 아연 산화물), AZO(알루미늄 아연 산화물), GZO(갈륨 아연 산화물) 등의 투명전도성 산화물 박막으로 이루어지거나, 또는 Cu(구리), Au(금), Ag(은), Al(알루미늄) 등의 금속 박막으로 이루어질 수 있다.
윈도우(100)는 내시경을 이용하여 신체 혹은 산업구조물의 내부를 관찰하는 경우에 관찰대상과 대향하여 접하게 되는데, 윈도우의 표면 온도와 관찰대상이 존재하는 외부 온도의 차이가 발생하는 경우에는 내시경 삽입부 선단에 위치하는 윈도우(100)의 표면에 김서림이 발생하여 윈도우(100)를 통하여 고품질의 이미지를 획득할 수 없게 된다. 이에 본 발명에서는 윈도우(100)의 내부면에 형성된 투명전도막층(110)에 전원을 인가하여 발생되는 줄 열(joule heat)을 이용하여 윈도우의 표면 온도를 조절함으로써, 내시경의 내부와 외부의 온도를 비슷하거나 동일하게 제어할 수 있어서 윈도우 표면에 발생되는 김서림을 억제할 수 있도록 하였다.
한편, 윈도우 표면 온도와 외부환경의 온도차이에 따른 김서림은 주로 윈도우의 외부면에 발생되는데, 이는 윈도우와 하우징에 의해서 밀폐되는 내시경 삽입부(10)의 내부공간에는 수분이 많이 존재하지 않으나, 외부환경(예를 들어, 신체 내부)에는 수분이 많이 존재하기 때문이다. 윈도우 표면의 온도를 제어하기 위해서 줄 열(joule heat)을 발생시키는 투명전도막층(110)을 윈도우의 외부면에 형성할 수도 있는데, 의료용 내시경의 경우 신체 내부에서 사용되므로 윈도우의 외부면에 투명전도막층을 형성하면 이물질인 투명전도막층을 인체 내에 삽입하는 것에 의한 부작용 등을 배재할 수 없고, 또한 사용중에 투명전도막층이 탈락되는 등의 문제점이 있어서 본원에서와 같이 윈도우의 내부면에 투명전도막층을 형성하는 것이 바람직하다. 그리고, 산업용 내시경의 경우에도 외부 환경으로부터 안전하게 투명전도막층을 보호하기 위해서 윈도우의 내부면에 투명전도막층을 형성하는 것이 바람직하다.
앞서 설명한 것처럼 내시경의 선단에 배치되는 윈도우(100)와 윈도우의 내부면에 형성되는 투명전도막층(110)은 관찰대상의 광학 정보를 왜곡이나 품질 저하 없이 투과하여 복수의 렌즈(300)에 전달하므로, 투명전도막층(110)은 투명하여야 한다. 투명전도막층(110)을 이루는 ITO 박막의 경우에는 두께에 따라 다르지만 일반적으로 광투과도가 80% 정도로, 관찰대상의 광학정보가 일부 손실이 발생하는 것은 피할 수 없다. 본 발명에서는 투명전도막층(110)을 윈도우 내부면의 전면에 형성하는 것이 아니라, 패턴 형태로 형성하여 일부 광학정보는 투명전도막층(110)을 거치지 않고 바로 복수의 렌즈(300)로 전달되도록 하여 광학정보의 손실을 억제할 수 있도록 하였다. 투명전도막층(110)은 고립된 구조가 아니고 연속적인 구조를 이루는 패턴 형태로 형성하여, 패턴 형태의 투명전도막층(110)에 전원을 인가하여 열을 발생시키는 것에는 지장을 주지 않도록 할 수 있다.
도 3에 도시된 것처럼, 투명전도막층(110)은 윈도우(100)의 내부면 일부를 노출시키는 복수의 오픈부(130)를 형성하는 투명전도막 패턴 형태로 이루어지는데, 윈도우 내부면의 단위 면적당 상기 오픈부의 면적은 상기 윈도우의 가장자리 영역보다 중앙 영역에서 더 클 수 있다. 광학정보가 렌즈(300)로 주로 전달되는 경로인 윈도우의 중앙 영역에서는 광투과율이 더 높을 수 있도록 윈도우 단위 면적당 오픈부의 면적을 크게 하고, 광학정보가 통과하는데 영향을 미치지 않는 윈도우의 가장자리 영역에서는 오픈부의 면적을 작게 할 수 있다(즉, 윈도우의 중앙 영역에서는 윈도우 단위 면적당 투명전도막층(110)의 면적을 작게하고, 윈도우의 가장자리 영역에서는 윈도우 단위 면적당 투명전도막층의 면적을 크게 할 수 있다). 또한, 윈도우 내부면의 단위 면적당 상기 오픈부의 면적은 상기 윈도우의 중앙부에서 가장자리부로 갈수록 점차적으로 작아지도록 형성할 수 있다.
구체적으로, 도 3(a)에서와 같이 투명전도막층(110)은 격자 형태로 구성될 수 있는데, 투명전도막층 패턴의 폭이 윈도우의 가장자리 영역에서는 폭이 넓은 반면에 윈도우의 중앙 영역에서는 좁게 형성할 수 있다. 관찰대상의 광학정보가 주로 전달하는 중앙 영역에서는 넓은 오픈부(130)로 통과하여 광학정보(광)의 손실이 억제될 수 있도록 하였다.
한편, 투명전도막층 패턴에 전압이 인가되어 줄 열이 발생하면, 투명전도막층 패턴으로부터 윈도우(100)의 깊이 방향 열이 전달됨과 동시에 윈도우의 표면을 따라서도 열이 전달되어야하는데, 오픈부의 폭이 너무 넓으면 투명전도막층 패턴으로부터 열이 충분히 전달되지 않을 수 있으므로, 열전달과 광투과를 고려하여 오픈부의 면적(혹은 폭)을 결정하여 한다. 본원에서와 같이 윈도우의 중앙 영역에서 투명전도막층 패턴의 폭을 좁게 형성하면(오픈부 면적을 크게 형성하면), 투명전도막층 패턴의 좁은 단면적으로 인해 저항성분이 증가하여 윈도우의 중앙 영역에서 더 많은 열이 발생하므로(온도가 더 많이 올라가고), 윈도우의 가장자리 영역보다 넓은 오픈부가 중앙 영역에서 형성되더라도 열 확산이 활발하여 윈도우의 온도를 고르게 높일 수 있어서 김서림을 효과적으로 억제할 수 있다. 윈도우의 가장자리 영역에서는 오픈부의 폭이 좁으므로 수평방향으로의 열 확산이 원활하게 일어날 수 있다. 투명전도막층 패턴은 윈도우 내부면의 단위 면적당 상기 오픈부의 면적은 상기 윈도우의 가장자리 영역보다 중앙 영역에서 더 크면 족하고, 다양한 패턴이 가능하다. 도 3(b)에서와 같이 윈도우의 중심점을 원점으로 동심원 형태로 투명전도막층 패턴을 형성하면서, 중앙 영역에서 가장자리 영역으로 갈 수록 패턴의 폭을 넓게 할 수도 있다. 또는 격자 혹은 동심원 형태의 투명전도막층 패턴에서 동일한 폭을 가지면서, 패턴 사이의 간격을 중앙영역에서는 넓게 형성하고, 가장자리 영역에서는 좁게 형성할 수도 있는 것과 같이 다양한 변형이 가능하다.
윈도우(100)의 내부면에 형성된 투여전도막층(110)에 전원을 공급하기 위한 윈도우(100)의 가장자리 영역에서 투명전도막층에 연결된 접속 전극(120); 및 하우징의 일단부에 제공되는 탄성 접속단자를 더 포함할 수 있다. 접속 전극(120)은 윈도우의 가장자리 영역에 위치하므로 광학정보의 투과에 영향을 미치지 않으므로 낮은 접촉 저항을 갖도록 충분한 두께의 금속층으로 형성될 수 있으며, 도 3에서와 같이 그 형상에도 제한이 없다. 하우징(200)의 일단부에는 윈도우(100)가 안착되는 걸림턱이 존재할 수 있는데, 걸림턱에 전원과 연결된 탄성 접속단자가 제공되면, 내부공간을 외부와 고립하기 위하여 하우징(200)과 윈도우(100)를 서로 밀착하여 결합하면 접속 전극(120) 및 탄성 접속단자(미도시)가 접촉되면서 전기적으로 연결된다.
윈도우(100)를 구성하는 유리 등의 투광성 재료는 열전도도가 크지는 않아서, 윈도우(100)의 내부면에 형성된 투명전도막층(110)에서 발생되는 열이 윈도우의 외부면까지 확산되는데 장시간이 소요될 수 있다. 본 발명에서는 윈도우(100)의 내부면에 내측방향으로 오목부(140)를 형성하고, 오목부(140)의 내부에 전도성 물질을 충진하고, 전도성 물질이 충진된 오목부(140)는 적어도 부분적으로 투명전도막층(110)과 연결될 수 있도록 형성한다(도 4 참조). 투명전도막층(110)에 전원이 인가되어 발생하는 열이 전도성 물질로 충진된 오목부(140)를 통하여 윈도우(100)의 외부면을 향하여 보다 안정적으로 확산하여 윈도우의 외부면에 주로 생기는 김서림을 보다 효과적으로 제거할 수 있게 된다.
오목부(140)는 윈도우 표면에 원하는 형태로 레이저를 조사하거나, 마스크를 형성한 후에 식각하여 형성할 수 있다. 오목부(140)를 충진하는 전도성 물질은 공정상의 편의성과 물질적 부합성을 고려하여 투명전도막층을 구성하는 재료와 동일한 물질을 사용할 수 있는데 특별히 한정되지는 아니하고 열전도성 물질이면 족하다. 한편, 전도성 물질로 충진된 오목부는 윈도우를 통과하는 광학정보의 왜곡을 야기할 수도 있어서, 관찰대상의 광학정보가 주로 통과하는 윈도우(100)의 중앙 영역에는 형성하지 아니하고, 윈도우의 가장자리 영역에만 형성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 내시경 선단부의 단면도이다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 내시경은 상기 윈도우의 외부면에 형성된 친수성 산화물층(150)을 더 포함할 수 있다.
윈도우(100)와 하우징(200)에 의해서 밀폐되는 내시경 삽입부(10)의 내부공간에는 수분이 많이 존재하지않고, 외부환경(예를 들어, 신체 내부)에는 수분이 많이 존재하기 때문에 김서림은 주로 윈도우의 외부면에 발생되고, 의료용 내시경의 경우에는 신체 내부에서 발생하는 혈액이나 소화액 등의 액체가 내시경 윈도우의 외부면에 접촉하여 맺히는 경우가 빈번하다.
친수성 산화물층(150)은 윈도우(100)의 표면에 형성되면 접촉되는 물을 포함하는 액체와의 접촉각을 0o로 하여, 김서림에 의해 생기는 물이나 체액 등의 액체가 표면에 맺히지 않고 흘러내리도록 한다. 친수성을 갖는 코팅으로는 친수성 중합체 등을 포함하는 유기재료로 이루어질 수도 있으나, 산화 타이타늄(TiO2) 등과 같은 친수성 산화물의 경우는 투광성이어서 광학정보를 손실없이 효과적으로 통과시킬 뿐만 아니라, 윈도우를 구성하는 유리 등과 밀착도가 유기재료와 비교해서 월등하므로 내시경 삽입부(10)의 선단에 위치하는 윈도우(100)가 체내 혹은 산업구조물로 삽입되면서 생기는 물리적 접촉에도 안정적으로 윈도우 표면에 부착될 수 있다. 또한 친수성 산화물은 화학적으로 안정적이고, 인체에 무해하고, 싼 가격인 장점이 존재한다. 친수성 산화물층을 이루는 물질로는 산화 타이타늄(TiO2) 이외에도 타이타늄(Ti), 아연(Zn), 주석(Sn), 실리콘(Si), 텅스텐(W), 비스무스(Bi), 철(Fe) 중에서 선택된 적어도 하나의 금속 혹은 이들의 혼합물의 산화물일 수 있다.
친수성 산화물층(150)은 광촉매성 물질일 수 있는데, 광촉매성 물질의 에너지 밴드갭 에너지보다 높은 에너지의 파장을 갖는 빛을 조사하면 광촉매성 물질은 광여기하여 친수성 산화물층은 더욱 고도로 친수화할 수 있다. 본 발명에 따른 내시경을 장시간 사용하면 윈도우에 부착된 친수성 산화물층의 친수성이 점차 약화되어 김서림이나 액체의 맺힘 현상이 일부 발생할 수 있는데, 광여기를 할 수 있는 에너지를 갖는 광을 조사해주면 약화된 친수성을 회복할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 내시경은 삽입부(10) 선단에 위치하는 하우징의 일단부 측에 제공되어 관찰대상을 향하여 발광하는 광원(미도시)을 더 포함할 수 있는데, 친수성 산화물층(150)은 광원에 의하여 광여기될 수 있다. 도 5에서 확인할 수 있는 바와 같이, 광원에서 발광된 빛은 윈도우를 경유하여 관찰대상에 조사되므로, 광원의 빛은 자연스럽게 친수성 산화물층(150)을 여기시킬 수 있다. 따라서 내시경을 사용중에 발광 상태를 유지하는 광원에 의하여 친수성 산화물층(150)은 반복적으로 광여기되어 고도의 친수성을 계속 유지할 수 있게 되는 것이다.
내시경에서 사용되는 광원은 관찰대상의 이미지에 대한 색왜곡을 억제하기 위하여 백색광으로 발광되는데, 백색광은 청색 LED와 노란색 형광체를 이용하거나, 청색/적색/녹색 LED의 조합등으로 구현될 수 있다. 이러한 백색광은 다양한 파장의 스펙트럼을 갖고 있어서 자외선과 적외선도 일부 포함하고 있다. 친수성 산화물층(150)을 이루는 TiO2의 경우는 여기 에너지를 갖기 위해서는 413nm 이하의 파장을 가져야하는데, 청색 LED와 노란색 형광체의 조합 혹은 청색/적색/녹색 LED의 조합에 의해서 발현되는 백색광에 포함된 청색광(단파장 청색광) 내지 자외선광 (장파장 자외선광)으로 친수성 산화물층을 충분히 광여기할 수 있는 에너지를 제공할 수 있다.
본 발명에 다른 실시예에 따른 내시경은 하우징(200)의 내부와 외부의 온도 차이를 감지하는 복수의 온도 센싱부(미도시)를 더 포함하고, 센싱부에서 감지된 온도 차이에 따라 상기 투명전도막층(110)에 제공되는 전원의 크기를 제어하는 온도제어부(33)을 더 포함할 수 있다. 내시경을 사용중에 실시간으로 하우징 내부와 외부의 온도를 측정하여 온도 차이에 대응하는 전류를 투명전도막층(110)에 인가함으로써 표면에 물방울이 맺히는 것을 초기부터 억제함으로써, 이미 김서림이 발생된 이후에 발열하여 큰 물방울 액적을 제거하는 것보다 손쉽게 김서림을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 내시경에 의하면, 내시경을 통하여 관찰이 필요한 관찰대상의 이미지가 투과하는 윈도우의 내측면에 패턴 형태의 투명전도막층을 형성하여 윈도우의 온도를 조절함으로써, 내시경 내외의 온도차로 인한 김서림을 방지할 수 있고, 이로 인하여 왜곡되지 않고 고품질의 이미지를 획득할 수 있다. 또한, 윈도우의 내부면에 형성되는 투명전도막의 패턴에 의해서 이루어지는 오픈부가 윈도우의 가장자리 영역보다 중앙영역에서 더욱 크게 형성하여, 투명전도막에 의한 왜곡 혹은 투과율의 하락으로 인한 이미지의 품질의 저하를 억제할 수 있다.
그리고, 윈도우의 외부면에 내시경 내부에 제공되는 광원에 의해서 광여기되는 친수성 산화물층을 형성하여 윈도우 표면에 발생되는 김서림을 더욱 효과적으로 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 신체 내부의 혈액 등과 같은 액체가 내시경 윈도우에 맺히는 것을 억제하여 내시경 사용자에게 선명한 이미지를 제공하는 것이 가능토록 하였다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10: 삽입부 20: 연결부
30: 제어부 31: 영상처리부
32: 광원제어부 33: 온도제어부
40: 모니터 100: 윈도우
110: 투명전도막층 120: 접속전극
130: 오픈부 140: 오목부
150: 친수성 산화물층 200: 하우징
300: 렌즈 400: 촬상소자
500: 광원
30: 제어부 31: 영상처리부
32: 광원제어부 33: 온도제어부
40: 모니터 100: 윈도우
110: 투명전도막층 120: 접속전극
130: 오픈부 140: 오목부
150: 친수성 산화물층 200: 하우징
300: 렌즈 400: 촬상소자
500: 광원
Claims (10)
- 하우징;
상기 하우징 내부에 제공되는 복수의 렌즈;
상기 복수의 렌즈 하단에 제공되는 촬상소자;
상기 복수의 렌즈 전단 방향에 위치하는 상기 하우징의 일단부에 결합되는 윈도우;
상기 윈도우의 내부면에 형성된 투명전도막층; 및
상기 윈도우의 가장자리 영역에서 상기 투명전도막층에 연결된 접속 전극;을 포함하고,
상기 투명전도막층은 상기 윈도우의 내부면 일부를 노출시키는 복수의 오픈부를 형성하는 투명전도막 패턴 형태로 이루어지고,
상기 윈도우 내부면의 단위 면적당 상기 오픈부의 면적은 상기 윈도우의 가장자리 영역보다 중앙 영역에서 더 큰 내시경.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 윈도우 내부면의 단위 면적당 상기 오픈부의 면적은 상기 윈도우의 중앙 영역에서 가장자리 영역으로 갈수록 점차 작아지는 내시경.
- 청구항 1에 있어서,
상기 하우징의 일단부에 제공되는 탄성 접속단자를 더 포함하고,
상기 하우징과 윈도우를 서로 밀착하여 결합하면 상기 접속 전극 및 탄성 접속단자가 접촉되면서 전기적으로 연결되는 내시경.
- 제1 항에 있어서,
상기 윈도우의 내부면에는 내측방향으로 형성된 오목부를 더 포함하고,
상기 오목부의 내부에 전도성 물질이 충진되며, 상기 전도성 물질은 적어도 부분적으로 상기 투명전도막층과 연결되는 내시경.
- 청구항 5에 있어서,
상기 오목부는 윈도우의 가장자리 영역에만 형성되는 내시경.
- 청구항 1에 있어서,
상기 윈도우의 외부면에 형성된 친수성 산화물층을 더 포함하는 내시경.
- 청구항 7에 있어서,
상기 하우징의 일단부 측에 제공되어 관찰대상을 향하여 발광하는 광원을 더 포함하고,
상기 친수성 산화물층은 상기 광원에 의하여 광여기되는 내시경.
- 청구항 7에 있어서,
상기 친수성 산화물층은 타이타늄(Ti), 아연(Zn), 주석(Sn), 실리콘(Si), 텅스텐(W), 비스무스(Bi), 철(Fe) 중에서 선택된 적어도 하나의 금속을 포함하는 금속 산화물로 이루어지는 내시경.
- 청구항 1에 있어서,
하우징 내부와 외부의 온도 차이를 감지하는 온도 센싱부를 더 포함하고,
상기 센싱부에서 감지된 온도 차이에 따라 상기 투명전도막층에 제공되는 전원의 크기가 제어되는 내시경.
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2014
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