KR102440877B1 - 내시경용 광 결합기 - Google Patents
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Abstract
불투명 유체 및/또는 입자상 물질로 덮인 표면 영역을 가시화하기 위한 광학 촬영 기기의 원위 단부를 장착하는 광 결합기가 개시되어 있다. 상기 결합기는 상기 결합기의 일단부에 가시화 섹션 및 상기 가시화 섹션에 연결되고 이로부터 멀어지는 방향으로 연장하는 부착 섹션을 포함한다. 부착 섹션은 광학 촬영 기기의 원위 단부에 장착되도록 치수설정된다. 가시화 섹션은 광학 촬영 기기의 원위 단부와 결합하기 위한 근위 표면을 포함한다. 가시화 섹션은 근위 표면으로부터 이격되어 있는 외부 표면을 포함한다. 외부 표면은 가시화 섹션의 제1 외측 경계로부터 제2 대향 외측 경계까지 가로질러 연속적으로 연장한다. 가시화 섹션은 근위 표면으로부터 외부 표면을 향해 연장하는 중공형 기구 채널을 포함할 수 있다. 가시화 섹션은 표면 영역의 광학 영상을 전송할 수 있는 탄성 물질로부터 형성될 수 있다. 일 형태에서, 상기 물질은 실리콘 겔 또는 실리콘 탄성중합체이다.
Description
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2011년 2월 16일자로 출원된 미국 가특허 출원 제61/443,546호의 우선권을 주장하며, 상기 가특허 출원은 전체적으로 개시되어 있는 것과 같이 본 명세서에 인용에 의해 포함된다.
연방정부 지원 연구에 관한 진술
해당 없음
기술분야
본 발명은 불투명 유체, 반고체 물질 또는 입자상 물질로 덮인 표면의 개선된 광학 촬영을 위한 광 결합기에 관한 것이다.
최소 절개 수술에 대한 요구는 지속적으로 증가하고 있다. 개복술을 최소 절개 수술로 전환하는 능력은 비디오 내시경에 의해 가능하였으나, 혈액이나 기타 다른 유체가 시야를 가리는 경우 제한된다. 혈관 내 공간에서 수술을 행함에 있어서의 과제를 극복하기 위해, 현재 다른 기술(형광 투시법, 3-D 에코, MRI 등)이 사용되고 있지만, 각각의 기술은 제한을 갖는다.
형광 투시법은 2차원의 시계를 가지며, 진단 절차 또는 의료 기기의 배치 및/또는 전개를 위해 사용된다. 이러한 절차들은 환자 및 임상의 둘 모두에 대해 증가된 방사능 노출, 증가된 비용을 장기간 발생시키고, 또한 길어진 마취 기간으로 인한 사망률을 증가시킬 수 있다. 가장 중요하게는, 영상은 직접 보는 것보다 열악하며, 이는 수술에 있어 주요한 기준이다.
초음파 3차원 촬영 시스템 역시 알려진 문제들을 갖는다. 초음파의 파장을 영상으로 변환함으로써 영상이 생성된다. 기구 또는 기기가 시야 내에 위치될 때, 영상은 종종 섀도잉(shadowing) 또는 고스팅(ghosting)을 포함한다. MRI 수술 절차는 매우 제한적이고, 고가이며, 복잡하다. 간단한 수술이 수 시간 걸린다.
따라서, 필요한 것은 시정이 정상적이거나, 또는 혈액, 위속 내용물, 장의 내용물, 또는 다른 불투명 유체 및/또는 고체 입자 물질에 의해 차단된 신체 영역에서 진단 및 수술 절차가 실행될 수 있도록 하는 기기이다.
전술한 필요성은 진단 절차 및/또는 최소 절개 외과 수술을 실행하기 위한 종래의 또는 개량된 비디오 내시경의 원위 단부(대물 렌즈)에 부착하는 반고체 상태의 깨끗한 겔을 포함하는 광 결합기에 의해 충족된다. 광 결합기는 생체 적합성을 띠며, 1회용이다. 광 결합기는 강성 또는 가요성 내시경(예를 들어, 위내시경, 흉강경(thorascope), 복강경, 결장경, 자연 개구부 내시경 수술(NOTES) 내시경, 식도경, 비후두경, 관절경, 및 복강경 절차, 위장 절차, 흉각경 절차, 결장 절차 및 다른 내시경 절차에 사용되는 검안경)에 부착될 수 있다. 광 결합기는 최소 절개 수술에서, 그리고 질병의 진단 및 치료에 사용되는 공구로서 중요한 진전을 이룬 것이다.
본 발명의 광 결합기는 불투명 유체 또는 반고체에서의 시각화를 위해 사용되고, 내시경 또는 카메라 렌즈와 같은 임의의 광학 촬영 기기의 외부 원위부에 결합되는 연성의 깨끗한 가요성 겔을 포함한다. 관찰될 영역의 표면과 접촉 상태로 가압될 때, 결합기는 불투명 액체, 반고체 또는 입자성 물질을 기계적으로 이동시킴으로써 깨끗한 시각화를 가능하게 하는 오프셋을 생성한다. 이러한 이동은 광학적으로 깨끗한 결합기가 관심 표면과 접촉할 수 있도록 하며, 이에 따라 관찰자에게 차단되지 않은 시계를 제공한다.
비-제한적인 의료적 실시예에서, 결합기는 오랜 의료적 과제, 즉 조직이 혈액, 담즙, 및/또는 임상의의 시계를 차단하는 기타 다른 불투명 액체 없이, 진단 또는 수술 회복을 이룰 수 있도록 하는 것을 해결한다. 결합기는 연성의 깨끗한 탄성 겔을 포함하기 때문에, 표준 의료 기구는 오프셋의 영역 내에서 조작될 수 있어, 임상의에게 매우 매끄러운 접근을 허용하고, 현장에서 조직의 깨끗한 시계를 제공한다. 결합기는 보다 적은 절개 영향 및 보다 빠른 환자 회복의 결과를 가져오는 감소된 수술 절차 시간, 및 잠재적으로 보다 많은 양의 예정된 수술에 대비한다. 결합기는 사용하기 용이하고, 임상의에 대한 임의의 학습 곡선을 요구하지 않을 것이다.
비-제한적인 산업적 실시예에서, 결합기는 기름, 하수 또는 토사와 같은 불투명 유체 또는 용액, 반고체 또는 입자상 물질에 의해 차단되는 표면을 평가하거나 회복시키기 위해, 보어스코프, 배관 검사 또는 다른 촬영 설비에 부착될 수 있다.
일 양태에서, 본 발명은 불투명 유체 및/또는 입자상 물질로 덮인 표면 영역을 가시화하기 위해 광학 촬영 기기의 원위 단부에 장착하는 광 결합기를 제공한다. 결합기는 결합기의 일단부에 가시화 섹션 및 가시화 섹션에 연결되어 이로부터 멀어지는 방향으로 연장되는 부착 섹션을 포함한다. 부착 섹션은 광학 촬영 기기의 원위 단부에 장착되도록 치수설정된다. 가시화 섹션은 광학 촬영 기기의 원위 단부와 결합하기 위한 근위 표면을 포함한다. 가시화 섹션은 근위 표면으로부터 이격되어 있는 외부 표면을 포함한다. 외부 표면은 가시화 섹션의 제1 외측 경계로부터 제2 대향 외측 경계까지 가로질러 연속적으로 연장한다. 가시화 섹션은 근위 표면으로부터 외부 표면을 향해 또는 외부 표면을 통해 연장하는 중공형 기구 채널을 포함할 수 있다. 가시화 섹션은 표면 영역의 광학 영상을 전송할 수 있는 탄성 물질로부터 형성될 수 있다. 일 형태에서, 상기 물질은 실리콘 겔 또는 실리콘 탄성중합체를 포함한다.
다른 양태에서, 본 발명은 불투명 유체 및/또는 입자상 물질로 덮인 표면 영역을 가시화하는 장치를 제공한다. 상기 장치는 제1 루멘 및 제2 루멘을 갖는 외장체(sheath), 표면 영역을 향해 광을 전송하기 위해 제1 루멘에 위치되는 도광체, 제2 루멘에 위치되는 영상 담지 섬유, 영상 담지 섬유의 원위 단부에 위치되고 영상 담지 섬유에 광학적으로 연결되며 표면 영역으로부터 반사된 광을 수용하는 대물 렌즈, 및 외장체의 원위 단부에 장착되는 광 결합기를 포함한다. 결합기는 결합기의 일단부에 가시화 섹션을 포함한다. 가시화 섹션은 광학 촬영 기기의 원위 단부와 결합하기 위한 근위 표면을 포함하고, 가시화 섹션은 근위 표면으로부터 이격되어 있는 외부 표면을 포함하며, 외부 표면은 가시화 섹션의 제1 외측 경계로부터 제2 대향 외측 경계까지 가로질러 연속적으로 연장한다. 가시화 섹션은 근위 표면으로부터 외부 표면을 향해 연장하는 중공형 기구 채널을 포함한다. 가시화 섹션은 표면 영역의 광학 영상을 전송할 수 있는 탄성 물질을 포함할 수 있다. 결합기는 가시화 섹션에 연결되고 이로부터 멀어지는 방향으로 연장하는 부착 섹션을 포함하며, 부착 섹션은 광학 촬영 기기의 원위 단부에 장착되도록 치수 설정된다.
다른 양태에서, 본 발명은 내시경으로 체강을 형성하는 벽을 가시화하기 위한 방법을 제공하며, 상기 벽은 불투명 유체 및/또는 입자상 물질로 덮이거나 차단된다. 상기 방법은 제1 루멘 및 제2 루멘을 갖는 외장체, 제1 루멘에 위치되는 도광체, 제2 루멘에 위치되는 영상 담지 섬유, 영상 담지 섬유의 원위 단부에 위치되고 영상 담지 섬유에 광학적으로 연결되는 대물 렌즈를 포함하는 내시경을 사용한다. 광 결합기는 외장체의 원위 단부 상에 장착된다. 결합기는 상기 결합기의 일단부에 가시화 섹션을 포함한다. 가시화 섹션은 외장체의 원위 단부와 결합하는 횡방향 근위 표면을 포함한다. 가시화 섹션은, 근위 표면으로부터 이격되어 있고, 가시화 섹션의 제1 외측 경계로부터 제2 대향 외측 경계까지 가로질러 연속적으로 연장하는 외부 표면을 포함하고, 가시화 섹션은 표면 영역의 영상을 전송할 수 있는 탄성 물질을 포함한다. 내시경이 체강 내로 삽입되고, 광 결합기가 체강 벽의 소정 구역과 접촉하여 위치됨으로써 불투명 유체 및/또는 입자상 물질을 이 구역에 인접하여 배치시킨다. 광이 도광체 및 광 결합기를 통해 이 구역으로 전송되며, 이 구역으로부터 반사된 광은 상기 렌즈에 수용되고, 광학 영상이 상기 렌즈로부터 영상 담지 섬유로 전송된다. 다른 양태에서, 본 발명은, 체강을 형성하고 불투명 유체 및/또는 입자상 물질로 덮인 벽을 내시경으로 가시화하기 위한 방법을 제공한다. 상기 방법은, (a) (i) 제1 루멘, 제2 루멘, 제3 루멘 및 제4 루멘을 갖는 외장체, (ii) 제1 루멘에 위치되는 도광체, (iii) 제2 루멘에 위치되는 영상 담지 섬유, 및 (iv) 영상 담지 섬유의 원위 단부에 위치되고 영상 담지 섬유에 광학적으로 연결되는 대물 렌즈를 포함하는 내시경을 제공하는 단계; (b) 내시경을 체강 내로 삽입하는 단계; 및 (c) 외장체의 원위 단부 상에 광 결합기를 형성하기 위해 제1 전구체 및 제2 전구체가 반응하도록, 제 3 루멘을 통해 제1 전구체를 공급하고 제4 루멘을 통해 제2 전구체를 공급하는 단계를 포함한다. 제1 전구체는 광학 유체일 수 있고, 제2 전구체는 가교제일 수 있다.
결합기는 결합기의 일단부에 가시화 섹션을 포함한다. 가시화 섹션은 외장체의 원위 단부와 결합하는 횡방향 근위 표면을 포함하고, 가시화 섹션은 근위 표면으로부터 이격되어 있는 외부 표면을 포함한다. 외부 표면은 가시화 섹션의 제1 외측 경계로부터 제2 대향 외측 경계까지 가로질러 연속적으로 연장하고, 가시화 섹션은 표면 영역의 영상을 전송할 수 있는 탄성 물질을 포함한다. 광 결합기는 체강 벽의 소정의 구역과 접촉하여 위치됨으로써, 불투명 유체 및/또는 입자상 물질을 이 구역에 인접하여 배치시킨다. 광이 도광체 및 광 결합기를 통해 이 구역으로 전송되며, 이 구역으로부터 반사된 광은 상기 렌즈에 수용되고, 광학 영상이 상기 렌즈로부터 영상 담지 섬유로 전송된다.
다른 양태에서, 본 발명은, 불투명 유체 및/또는 입자상 물질로 덮인 구조체의 표면을 카메라로 가시화하기 위한 방법에 대비한다. 상기 방법은, (a) 렌즈 및 광원을 갖는 카메라를 제공하는 단계 및 (b) 카메라의 외부 표면 상에서 광 결합기와 결합함으로써, 카메라 상에 광 결합기를 장착하는 단계를 포함하고, 결합기는 결합기의 일단부에 가시화 섹션을 포함하고, 외부 표면은 가시화 섹션의 제1 외측 경계로부터 제2 대향 외측 경계까지 가로질러 연속적으로 연장하며, 가시화 섹션은 표면 영역의 영상을 전송할 수 있는 탄성 물질을 포함한다. 상기 방법은, (c) 상기 구조체의 표면 근처에 카메라 및 광 결합기를 배치하는 단계, (d) 상기 구조체의 표면 구역과 접촉 상태로 광 결합기를 위치시켜 불투명 유체 및/또는 입자상 물질을 이 구역에 인접하여 배치시키는 단계, (e) 광원으로부터 광 결합기를 통해 상기 구역 상으로 광을 전송하는 단계, 및 (f) 상기 구역으로부터 반사된 광을 상기 렌즈에 수용하여 카메라 상에 광학 영상을 포착하는 단계를 더 포함한다.
다른 양태에서, 본 발명은 불투명 유체 및/또는 입자상 물질로 덮인 구조체의 표면을 보어스코프로 시각화하기 위한 방법에 대비한다. 상기 방법은, (a) (i) 제1 루멘, 제2 루멘, 제3 루멘 및 제4 루멘을 갖는 외장체, (ii) 제1 루멘에 위치되는 도광체, (iii) 제2 루멘에 위치되는 영상 담지 섬유, 및 (iv) 영상 담지 섬유의 원위 단부에 위치되고 영상 담지 섬유에 광학적으로 연결되는 대물 렌즈를 포함하는 보어스코프를 제공하는 단계; (b) 보어스코프를 상기 표면 근처에 위치시키는 단계; 및 (c) 외장체의 원위 단부 상에 광 결합기를 형성하기 위해 제1 전구체 및 제2 전구체가 반응하도록, 제3 루멘을 통해 제1 전구체를 공급하고 제4 루멘을 통해 제2 전구체를 공급하는 단계로서, 결합기는 결합기의 일단부에 가시화 섹션을 포함하고, 가시화 섹션은 외장체의 원위 단부와 결합하는 횡방향 근위 표면을 포함하며, 가시화 섹션은 근위 표면으로부터 이격되어 있는 외부 표면을 포함하고, 외부 표면은 가시화 섹션의 제1 외측 경계로부터 제2 대향 외측 경계까지 가로질러 연속적으로 연장하며, 가시화 섹션은 표면 영역의 영상을 전송할 수 있는 탄성 물질을 포함하는, 상기 공급 단계를 포함한다. 상기 방법은, (d) 상기 구조체의 표면 구역과 접촉 상태로 광 결합기를 위치시켜 불투명 유체 및/또는 입자상 물질을 이 구역에 인접하여 배치시키는 단계, (e) 도광체 및 광 결합기를 통해 상기 구역 상으로 광을 전송하는 단계, 및 (f) 상기 구역으로부터 반사된 광을 상기 렌즈에 수용하고, 광학 영상을 상기 렌즈로부터 영상 담지 섬유로 전송하는 단계를 더 포함한다.
다른 양태에서, 본 발명은 사용자에게 파지를 위한 부분을 제공하는 손잡이 및 손잡이에 연결되는 프레임을 포함하는 핸드-헬드 기기에 대비한다. 프레임은 공동을 갖는다. 투명한 섹션이 공동 내에 보유되고, 투명 섹션은 천공될 수 있다.
본 발명의 이러한 그리고 다른 특징, 양태 및 이점들은 이하의 상세한 설명, 도면 및 첨부된 특허청구범위 고려 시 더욱 잘 이해될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 광 결합기의 제1 실시예의 측면도이다.
도 2는 도 1의 라인 2-2를 따라 취해진 도 1의 광 결합기의 단면도이다.
도 3은 광 결합기가 내시경에 부착되어 있는, 도 2의 라인 3-3을 따라 취해진 도 1 및 도 2의 광 결합기의 단면도이다.
도 4는 광 결합기가 내시경에 부착되어 있는, 본 발명에 따른 광 결합기의 제2 실시예의 도 3과 유사한 단면도이다.
도 5는 체강의 내벽과 결합하는 본 발명에 따른 광 결합기의 제2 실시예의 도 4와 유사한 단면도이다.
도 6은 의료 기구가 내시경의 기구 루멘, 광 결합기의 기구 채널, 광 결합기의 고형체를 통해, 그리고 체강의 내벽에 대해 전진한 상태로서, 체강의 내벽과 결합하는 본 발명에 따른 광 결합기의 제2 실시예의 도 4와 유사한 단면도이다.
도 7은 광 결합기가 내시경에 부착되어 있는, 본 발명에 따른 광 결합기의 제3 실시예의 도 3과 유사한 단면도이다.
도 8은 도 1 및 도 2의 결합기와 유사하지만, 기구 채널이 외부 표면을 관통하여 연장하는, 본 발명에 따른 광 결합기의 다른 실시예의 측면도이다.
도 9는 도 8의 라인 9-9를 따라 취해진 도 8의 광 결합기의 단면도이다.
도 10은 결합기 내에 기구 채널이 존재하지 않으며, 전극 및 전선이 결합기 내에 성형되어 있는, 본 발명에 따른 광 결합기의 다른 실시예의 측면도이다.
도 11은 도 10의 라인 11-11을 따라 취해진 도 10의 광 결합기의 단면도이다.
도 12a는 내시경을 통해 광 결합기 내에 위치되는 생검 겸자(biopsy forcep)로 내시경에 부착되는 광 결합기의 다른 실시예로서, 생검 겸자의 턱부가 개방되어 있는 실시예의 단면도이다.
도 12b는 생검 표본을 채취하기 위해 생검 겸자의 턱부가 폐쇄되어 있는 상태인, 도 12a의 실시예의 단면도이다.
도 12c는 생검 표본을 채취한 후에 생검 겸자를 빼내고 있는 상태인, 도 12a 및 도 12b의 실시예의 단면도이다.
도 12d는 도 12a에 도시된 실시예의 상세도이다.
도 13a는 광 결합기의 외부 표면이 각진, 광 결합기의 다른 실시예의 측면도이다.
도 13b는 광 결합기가 용접 부위를 검사하고 있는, 도 13a의 실시예의 측면도이다.
도 14a는 도 12a 내지 도 12c에 도시된 광 결합기와 유사하지만, 광 결합기가 카메라에 부착되어 있는 광 결합기의 사시도이다.
도 14b는 광 결합기 및 카메라가 액체로 채워진 파이프에 배치되어 있는, 도 14a의 광 결합기 및 카메라의 정면도이다.
도 15a는 반-강체 튜브가 카메라에 평행하게 광 결합기를 통해 배치되어 있는, 도 14a 및 도 14b에 도시된 실시예와 유사한 광 결합기 및 카메라의 사시도이다.
도 15b는 광 결합기 및 카메라가 액체로 채워진 파이프의 결함을 조사하는, 도 15a의 광 결합기 및 카메라의 정면도이다.
도 16은 보조 유체 채널을 갖는 내시경에 부착된 광 결합기의 다른 실시예의 단면도이다.
도 17a는 혈액으로 덮인 조직에 접근하는 내시경에 부착되어 있는 오목한 외부 표면을 갖는 결합기의 단면도이다.
도 17b는 결합기가 벽에 대해 가압된, 도 17a로부터의 결합기 및 내시경의 단면도이다.
도 17c는 기구 채널로부터의 유체가 벽과 결합기의 외부 표면 사이에 갇힌 불투명 액체와 같은 높이가 된, 도 17b로부터의 결합기 및 내시경의 단면도이다.
도 18a는 캡의 사용으로 내시경에 부착된 결합기의 측면도이다.
도 18b는 도 18a의 결합기의 분해도이다.
도 19는 결합기가 각진 기구 채널을 갖는, 0°단부 표면을 갖는 강성 내시경에 부착된 결합기이다.
도 20은 결합기가 곧은 기구 채널을 갖는, 30°단부 표면을 갖는 강성 내시경에 부착된 결합기이다.
도 21은 다수의 물질로 제조되고, 내시경에 부착된 결합기의 다른 실시예이다.
도 22a는 핸드헬드 기기에 사용되는 결합기의 사시도이다.
도 22b는 열상을 치료하기 위해 스테이플러가 결합기를 통과한, 도 22a의 결합기의 단면도이다.
도 23a는 결합기를 제조하는데 사용될 수 있는 주형의 정면도이다.
도 23b는 도 23a의 주형의 분해도이다.
도면에 대한 이하의 설명에서 도면과 도면 사이에 유사한 부분을 가리키는데 유사한 도면부호가 사용될 것이다.
도 2는 도 1의 라인 2-2를 따라 취해진 도 1의 광 결합기의 단면도이다.
도 3은 광 결합기가 내시경에 부착되어 있는, 도 2의 라인 3-3을 따라 취해진 도 1 및 도 2의 광 결합기의 단면도이다.
도 4는 광 결합기가 내시경에 부착되어 있는, 본 발명에 따른 광 결합기의 제2 실시예의 도 3과 유사한 단면도이다.
도 5는 체강의 내벽과 결합하는 본 발명에 따른 광 결합기의 제2 실시예의 도 4와 유사한 단면도이다.
도 6은 의료 기구가 내시경의 기구 루멘, 광 결합기의 기구 채널, 광 결합기의 고형체를 통해, 그리고 체강의 내벽에 대해 전진한 상태로서, 체강의 내벽과 결합하는 본 발명에 따른 광 결합기의 제2 실시예의 도 4와 유사한 단면도이다.
도 7은 광 결합기가 내시경에 부착되어 있는, 본 발명에 따른 광 결합기의 제3 실시예의 도 3과 유사한 단면도이다.
도 8은 도 1 및 도 2의 결합기와 유사하지만, 기구 채널이 외부 표면을 관통하여 연장하는, 본 발명에 따른 광 결합기의 다른 실시예의 측면도이다.
도 9는 도 8의 라인 9-9를 따라 취해진 도 8의 광 결합기의 단면도이다.
도 10은 결합기 내에 기구 채널이 존재하지 않으며, 전극 및 전선이 결합기 내에 성형되어 있는, 본 발명에 따른 광 결합기의 다른 실시예의 측면도이다.
도 11은 도 10의 라인 11-11을 따라 취해진 도 10의 광 결합기의 단면도이다.
도 12a는 내시경을 통해 광 결합기 내에 위치되는 생검 겸자(biopsy forcep)로 내시경에 부착되는 광 결합기의 다른 실시예로서, 생검 겸자의 턱부가 개방되어 있는 실시예의 단면도이다.
도 12b는 생검 표본을 채취하기 위해 생검 겸자의 턱부가 폐쇄되어 있는 상태인, 도 12a의 실시예의 단면도이다.
도 12c는 생검 표본을 채취한 후에 생검 겸자를 빼내고 있는 상태인, 도 12a 및 도 12b의 실시예의 단면도이다.
도 12d는 도 12a에 도시된 실시예의 상세도이다.
도 13a는 광 결합기의 외부 표면이 각진, 광 결합기의 다른 실시예의 측면도이다.
도 13b는 광 결합기가 용접 부위를 검사하고 있는, 도 13a의 실시예의 측면도이다.
도 14a는 도 12a 내지 도 12c에 도시된 광 결합기와 유사하지만, 광 결합기가 카메라에 부착되어 있는 광 결합기의 사시도이다.
도 14b는 광 결합기 및 카메라가 액체로 채워진 파이프에 배치되어 있는, 도 14a의 광 결합기 및 카메라의 정면도이다.
도 15a는 반-강체 튜브가 카메라에 평행하게 광 결합기를 통해 배치되어 있는, 도 14a 및 도 14b에 도시된 실시예와 유사한 광 결합기 및 카메라의 사시도이다.
도 15b는 광 결합기 및 카메라가 액체로 채워진 파이프의 결함을 조사하는, 도 15a의 광 결합기 및 카메라의 정면도이다.
도 16은 보조 유체 채널을 갖는 내시경에 부착된 광 결합기의 다른 실시예의 단면도이다.
도 17a는 혈액으로 덮인 조직에 접근하는 내시경에 부착되어 있는 오목한 외부 표면을 갖는 결합기의 단면도이다.
도 17b는 결합기가 벽에 대해 가압된, 도 17a로부터의 결합기 및 내시경의 단면도이다.
도 17c는 기구 채널로부터의 유체가 벽과 결합기의 외부 표면 사이에 갇힌 불투명 액체와 같은 높이가 된, 도 17b로부터의 결합기 및 내시경의 단면도이다.
도 18a는 캡의 사용으로 내시경에 부착된 결합기의 측면도이다.
도 18b는 도 18a의 결합기의 분해도이다.
도 19는 결합기가 각진 기구 채널을 갖는, 0°단부 표면을 갖는 강성 내시경에 부착된 결합기이다.
도 20은 결합기가 곧은 기구 채널을 갖는, 30°단부 표면을 갖는 강성 내시경에 부착된 결합기이다.
도 21은 다수의 물질로 제조되고, 내시경에 부착된 결합기의 다른 실시예이다.
도 22a는 핸드헬드 기기에 사용되는 결합기의 사시도이다.
도 22b는 열상을 치료하기 위해 스테이플러가 결합기를 통과한, 도 22a의 결합기의 단면도이다.
도 23a는 결합기를 제조하는데 사용될 수 있는 주형의 정면도이다.
도 23b는 도 23a의 주형의 분해도이다.
도면에 대한 이하의 설명에서 도면과 도면 사이에 유사한 부분을 가리키는데 유사한 도면부호가 사용될 것이다.
본 발명은 불투명 유체, 반고체 물질 또는 입자상 물질로 덮인 표면의 개선된 광학 촬영을 위한 광 결합기를 제공한다. 일 형태에서, 광 결합기는 내시경 또는 카메라 렌즈와 같은 임의의 광학 촬영 또는 영상 캡쳐 기기의 외부 원위 부분에 부착되는 깨끗한 겔이다. 관찰될 영역의 표면과 접촉 상태로 가압되면, 상기 겔은 불투명 액체 또는 연질 반고체를 기계적으로 이동시킴으로써 깨끗한 가시화를 가능하게 하는 오프셋을 생성한다.
광 결합기의 부착 섹션은 내시경의 삽입부의 원위 부분 상에 장착될 수 있다. 광 결합기의 가시화 섹션은 연질의 탄성 및 가요성을 갖는 광학적으로 깨끗한 겔을 포함하고, 내시경의 원위 단부를 덮는다. 광 결합기의 가시화 섹션은 보다 넓은 시야가 요구되는 경우 더 두꺼울 수 있고, 또는 보다 근거리의 작동 거리가 요구되는 경우에는 더 얇을 수 있다. 광 결합기의 부착 섹션은 광 결합기의 가시화 섹션까지 연속되는 슬리브일 수 있다. 이 슬리브는 광 결합기의 부착 섹션의 내부 표면이 내시경의 렌즈와 접촉할 때까지, 내시경의 원위 부분 위에서 활주된다. 광 결합기의 슬리브형 부착 섹션의 탄성 특성 및 작은 내경은 내시경 상에서의 확실한 고정을 제공한다.
광 결합기는 광 결합기의 가시화 섹션을 통과하여 연장하는 중공형 기구 채널 또는 채널들을 가질 수 있다. 채널(들)은 동일한 직경일 수 있고, 내시경의 작업 기구 루멘(들) 또는 채널(들)과 정렬할 수 있다. 이는 프로브 또는 기구가 내시경 루멘 또는 채널로부터 광 결합기의 가시화 섹션을 통과할 수 있도록 한다.
종종 내시경 검사 및 수술 동안, 관찰될 조직 또는 객체가 혈액 또는 기타 다른 불투명 체액에 의해 차단되거나 차단될 수 있다. 광 결합기가 내시경에 부착된 상태에서, 광 결합기는 불투명 유체를 밀치고 나아가 이 유체를 이동시킨다. 결합기가 연질이기 때문에, 관찰될 필요가 있는 조직 또는 객체와의 접촉은 안전하게 이루어질 수 있다. 약한 압박으로, 광 결합기는 조직과 접촉 상태를 유지하게 될 것이며, 광 결합기의 가시화 섹션이 깨끗하기 때문에, 가시성은 손상 받지 않으며, 따라서 내시경에 의한 영상에 깨끗한 시계를 제공한다.
관찰되는 객체는 급격한 기복을 가질 수 있다. 결합기의 일 실시예에서, 결합기의 매우 낮은 경도계 (연질) 표면은 객체의 형상을 따른다. 결합기는 매우 탄성적인 특성을 갖기 때문에, 내시경의 진동 및 이동이 약화되고, 또한 가시 능력이 개선된다. 광 결합기의 연질의 가요적이고 탄성을 띠는 특성은 연조직에 대한 최소 변형 또는 손상을 가져올 것이다. 수축된 상태에 있을 수 있는 조직을 반반하게 하거나 펼치기 위해, 불투명 유체를 변위시키는데 필요한 것 이상의 추가적인 힘이 내시경에 인가될 수 있다. 이는 결합기가 없이는 볼 수 없을 조직의 영역을 드러낼 것이다. 다른 실시예에서, 결합기는 조직이 결합기의 형상을 따를 수 있도록 하기 위해, 높은 경도계 (경질의) 물질로 구성될 수 있다. 조직은 결합기의 형상을 따르기 때문에, 유체가 이동되고 깨끗한 가시화가 가능하다. 양 실시예에서, 의료 기구는 정렬된 내시경의 작동 기구 루멘(들) 및 결합기의 기구 채널(들)을 관통하여, 내시경 기구 및 방법으로 가능한 외과적 시술, 생체 검사 등이 이루어진다.
내시경 수술에 따라, 광 결합기 특성이 변경될 수 있다. 예를 들어, 결합기 물질용으로 높은 인장 강도 및 높은 인열 저항이 적합할 수 있다. 소정의 응용에서, 탄성중합체성 결합기를 제공하는 전적으로 탄성인 물질이 유리할 수 있다.
소수성 물질로 구성된 결합기는 물 또는 혈액 환경에서의 사용을 위한 최상의 선택일 수 있다. 예를 들어, 실리콘 물질로 구성된 결합기는 혈액을 밀어내, 오랜 사용 기간 동안 깨끗하게 유지되며, 부수적으로 실리콘은 지질을 밀어낸다. 소수성 물질로 구성되는 결합기 또는 결합기의 일부는 작업 환경에 있는 물 또는 유체의 흡수로부터 팽윤되지 않을 것이다.
기름, 그리스 및 물 환경에서, 초 친수성 물질로 코팅된 결합기가 유리할 것이다. 결합기가 초기에 물에 노출된 후에, 물 분자는 다른 분자를 밀어내, 결합기의 표면에 접근함으로써 쉽게 깨지지 않는 안정적 수소 결합을 형성한다. 이에 의해 오염 물질이 결합기로부터 멀리 이격되게 되며, 이로써 결합기는 보다 오랜 기간 동안 깨끗하게 유지된다.
친수성 물질로 구성되는 결합기가 결합기에 있어 유리할 수 있다. 결합기 또는 결합기의 일부가 친수성 물질로 구성되는 경우, 결합기 또는 결합기의 일부는 작업 환경에서 팽윤되어 이동 영역을 증가시키거나, 미리 정해진 형상으로 팽윤될 것이다.
결합기의 물질에 있어 높은 열저항이 유리할 수 있다. 예를 들어, 상기 물질은 전기소작술 또는 무선 제거술(radio ablation procedure)로부터의 열(예를 들어, 500℉ 내지 1200℉)로 용해되지 않을 것이다. 결합기가 전기, 무선 주파수, 소작 또는 초음파 절삭 시술에 사용될 때, 전기 절연성 고 코로나 저항 물질도 유리하다.
결합기는 또한, 내시경 수술에서 다양한 안전성 개선에 대비한다. 복강경 및 일반 수술 둘 모두에 있어서, 전기 소작 기구를 사용하는 동안 조직을 태움으로써 발생하는 연기는 종종 수술장에서 가시성을 약하게 하거나 제로로 만든다. 연기가 사라질 때까지 수술은 중단되어야 한다. 전기 소작법이 결합기와 함께 사용될 때, 조직의 일정한 가시화가 유지되고, 결합기는 연기를 이동시킨다. 결합기는 절개를 일으킬 날카로운 에지를 갖지 않은 채 부드러운 성질을 갖도록 치수 설정될 수 있다. 결합기는 내시경이 체강 내에서 전방을 향해 가압될 때, 힘을 소실시키기 위해 보다 넓은 표면적으로 치수 설정될 수 있다. 결합기는 내시경의 대물 렌즈에 비해 보다 넓은 외부 표면적으로 치수 설정될 수 있다. 이는 작은 혈액 방울이 내시경 대물 렌즈로부터의 시계를 완전히 불투명하게 할 수 있을 때 유리하다. 결합기의 외부 표면 상의 작은 혈액 방울은 부분적으로만 시야를 불투명하게 할 것이다. 결합기는 식도, 결장, 정맥 및 동맥과 같은 튜브-형 구조체에서의 보다 우수한 조작을 가능하게 할 돔형의 평활하고 매끄러운 외부 표면으로 치수 설정될 수 있다. 결합기는 또한, 비디오 내시경 상에 사용되는 통상의 렌즈에 의해 생성되는 광각 곡률을 교정한다.
결합기 겔은 폴리디메틸실록산, 하이드로겔, 폴리우레탄, 알부민 기반 겔, 광유 기반 겔, 폴리아이소프렌, 폴리부타디엔, 또는 기타 다른 깨끗한 복합물을 비롯한 다양한 물질로 구성될 수 있다. 의료 분야에 있어서의 생체 적합성, 저렴한 가격, 및 성형 및 경화 용이성으로 인해, 폴리디메틸실록산이 바람직한 하나의 물질이다. 매우 높은 내인열성을 갖는 깨끗하고 가요성 하이드로겔도 바람직한 물질이다.
광 결합기를 형성하는데 사용되는 물질은 2개 이상의 화합물로 구성될 수 있으며, 예를 들어 불투명 화합물이 결합기의 2개의 가시화 부분을 제 위치에 부착 및 보유하고, 제1 가시화 부분은 촬영 시스템의 최소 피사계 심도와 시야를 정합시키도록 형상화된 깨끗한 내부 반경질 화합물이며, 제2 부분은 제1 가시화 부분의 외부 경계에 부착되고, 직시하에서 기구를 조작 및 위치설정하기 위해 유체 이동의 추가 영역을 제공하는 매우 부드러운 겔로 구성된다. 미국 특허 제7,235,592호 및 제7,205,339호에 설명된 방법은 상이한 물리적 특성을 갖는 겔의 일부 또는 영역을 구비한 결합기를 생산하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명은 다양한 응용에 사용될 수 있다. 자연 개구부 내시경 수술(NOTES)의 경우, 예상치 못한 출혈 또는 담즙 또는 위 내용물과 같은 다른 유체가 시계를 차단할 때, 결합기는 수술이 계속 진행될 수 있게 할 수 있다. 또한, 결합기는 시야 밖으로 장기를 밀어냄으로써 작업 공간을 생성하거나 넓힐 수 있다. 외상 또는 응급 상황 시의 후두경의 경우에, 기도의 가시화가 가능하도록 가시성을 증가시키기 위해, 결합기는 혈액, 이물질 또는 음식물을 멀리 밀어낼 것이다. 생체 검사가 요구되는 경우, 결합기는 목표가 되는 생체 검사 타깃, 종양 또는 생체 검사될 영역을 주위 조직으로부터 격리시킨다. 결합기의 도움에 의한 밀접한 포커싱 및 조직과의 접촉은 다수의 생체 검사가 종양의 경계를 형성하는 정확한 위치에서 이루어질 수 있도록 함으로써 신뢰성을 개선할 수 있고, 혈류 또는 림프 채널로 진입하는 것으로부터 종양 세포를 최소화할 수 있다. 소작 프로브 또는 전극은 생검 겸자와 동시에 또는 함께 사용될 수 있으며 이로써 수술의 출혈 및 시간을 최소화한다.
결합기는 (1) (이식 모니터링 또는 종양 샘플링용) 심근 생검; (2) 판막 치료 또는 재건; (3) 난원 공개존(PFO) 폐쇄; (4) 심실 중격 결함(VSD) 폐쇄; (5) 페이싱 와이어 배치 또는 제거; (6) 줄기 세포 주입; (7) 관상 정맥동 도관술; (8) 메이즈 수술(maze procedure)과 같은 다양한 내시경 심장 내 수술에 사용될 수 있다. 냉동절제술에 있어서, 주위 조직이 동결되는 것을 방지하기 위해 결합기의 외부 표면을 따뜻하게 하는 온열 채널을 갖는 특정 복합 결합기가 제조될 수 있다. 무선주파수 절제술에 있어서, 결합기의 절연 및 격리의 특성은 전력을 집중시킬 것이며, 이로써 주위 조직을 보호한다.
결합기는 다양한 혈관 수술에 사용될 수 있다. 결합기는 절개된 대동맥 내 피복된 스텐트의 적합한 배치를 안내하도록, 또는 혈관 내 레이저를 가시화하기 위해 사용될 수 있다. 결합기는 봉합의 품질을 평가하거나, 그리고/또는 임의의 출혈의 위치를 결정하기 위해 크거나 작은 혈관 문합의 봉합선을 검사하는데 사용될 수 있다.
소정의 수술 또는 외상의 상황에서는, 상처 또는 혈관으로부터 심각한 동맥 출혈이 있다. 종종, 제일 먼저 취해지는 행위는 출혈 영역을 손가락이나 스폰지로 눌러주는 것이다. 시간이 경과한 후, 손가락이나 스폰지를 뗀다. 출혈이 계속되면, 더 누르거나, 블라인드 클램핑(blind clamping), 혈액을 빨아 낸 후 클램핑 및 봉합을 하는 등의 다른 행위가 취해지게 되며, 또는 생체 항상성 물질을 바른다. 혈액 손실이 상당할 수 있다. 손가락 형상의 원드(wand)의 단부에 장착되는 본 발명의 일 실시예가 출혈 부위 위에 가압될 수 있으며, 이에 의해 혈액의 영역을 깨끗하게 함과 동시에 출혈 지점을 알아내도록 시계를 확보할 수 있다. 결합기가 깨끗하고, 부드러우며 생체 적합하기 때문에, 출혈 부위를 치료하기 위해 봉합사 또는 스테이플이 결합기를 통과할 수 있다.
결합기는 또한, 비-의료 분야에 유익하다. 결합기의 실시예들은 보어스코프의 원위 단부(대물 렌즈)에 부착될 수 있거나, 마이크로 또는 종래 비디오 카메라, 검사경 또는 스틸 카메라에 부착될 수 있다. 이는 석유 제품, 하수도, 식료품, 페인트 등과 같이 유체가 불투명한 경우에 있어서 파이프, 오수 탱크, 용기 등의 내부를 관찰 및/또는 수리할 수 있도록 하여, 파이프 또는 용기(예를 들어, 기름 탱크)를 비울 필요를 없앨 수 있다. 결합기의 크기 또는 가요성의 정도는 특정 사양, 예를 들어 넓은 영역을 조사할 때 넓은 체적의 유체를 이동시키도록 정해질 수 있다. 결합기의 형상은 일반적으로 평탄하거나, 볼록(다양한 크기의 곡률로)하거나, 또는 특정 작업을 위해 형상화될 수 있다. 예를 들어, 결합기는 접합부를 검사하기 위해 탱크의 구석에 있는 불투명 유체를 이동시키도록, 정사각형 또는 각진 형상으로 형상화될 수 있다. 이동하는 유체를 포함하고 있는 파이프에서, 부식 또는 균열에 대해 연결부, 용접부, 접합부의 조사가 이루어질 수 있다. 결합기는 원격지를 관찰하기 위해 비디오 카메라 및 로봇형 차량과 함께 사용될 수 있다. 넓은 작업 채널을 갖는 대형 결합기는 기기가 나사, 접착 패치 등을 사용하여 수리를 위해 결합기를 통과할 수 있도록 할 것이다. 결합기는 결합기에 의해 이동되는 유체의 산성, 알칼리성, 고열 또는 점성에 견디는 물질로부터 형성될 수 있다. 의료적 사용(1회용, 단용)과는 대조적으로, 산업 분야에 있어 바람직한 결합기 실시예는 재사용 가능할 것이다.
결합기 내 또는 결합기와 평행한 작업 채널은 수술 기구, 프로브, 생검침, 바늘, 봉합사 등이 피관찰 영역으로 이동할 수 있도록 한다. 결합기가 가요적이기 때문에, 채널은 그 기능에 손상을 주지 않고서 결합기 내 또는 그 주위로 이동할 수 있다. 결합기의 하나의 가능한 특성은 피관찰 조직 또는 객체에 따르는 연질의 가요성 형상이다. 이러한 특징은 여린 조직 또는 구조체에 대한 손상을 감소시킨다.
결합기의 다른 이점은 내시경에 부착된 결합기를 통해 관찰될 특정 영역만이 조명을 필요로 하며, 이에 따라 관찰 대상 시계는 내시경 조명 시스템에 의해 보다 적은 양의 광 공급이 요구된다는 점이다. 조명에 필요한 광 섬유의 개수가 적기 때문에, 내시경은 소형화될 수 있고, 제조 단가가 보다 저렴할 수 있다. 또한, 결합기의 외부 경계 영역을 조명하는 것만이 요구되기 때문에, 대상으로 하는 영역을 관찰하기 위해, 보다 작은 직경의 내시경이 필요할 것이다.
내시경에 대한 외부 광원은 결합기의 기능성을 증가시킬 수 있다. 결합기가 공기로 팽창된 위와 같은 대형 공간에서 조직의 표면에 접촉되어 있지 않을 때, 내시경의 원위 단부로부터 발산되는 광은 결합기의 외부 표면으로부터 반사되어 카메라 렌즈로 되돌아 올 수 있어, 내시경 시계를 악화시킬 수 있다. 외부 광원의 사용 및 내시경 광원의 미작동은 반사를 감소시킨다. 대안적으로, 외부 경계에서 멈추는 기구 채널을 통과하여 배치된 광 섬유가, 팽창된 위 내 객체를 관찰하는 동안 조명을 제공할 것이다. 결합기가 불투명 유체 또는 혈액에 의해 덮인 조직과 접촉한 후, 외부 광이 차단되거나, 광 섬유가 기구 채널로부터 철수된다.
결합기는 매우 다양한 내시경에 부착되는 투명하고 가요성 반-고체 겔일 수 있다. 최소 절개 수술을 위해, 가능한 가장 작은 스코프가 사용된다. 결합기의 최적의 형상 및 크기는 내시경의 시야에 의해 결정될 수 있으며, 또는 역으로 결합기의 크기 및 형상과 정합하는 내시경이 선택될 수 있다. 결합기의 형상은 조사될 객체의 윤곽에 정합하는 미리 성형된 형상으로 제조될 수 있는데, 예를 들어 내시경 결합기는 심첨(apex of the heart)에 있는 혈액 풀(blood pool)의 형상으로 만들어질 수 있다. 이러한 결합기는 심첨 내에서 조작되는 2 mm 모세관경(angioscope)과 함께 사용될 수 있고, 박동 중인 심장의 심실의 내벽을 가시화하기 위해 혈액을 이동시킬 수 있다.
결합기는 깨끗한 접착제로 내시경에 부착될 수 있다. 결합기는 보조 렌즈 또는 필터 상에 나사로서 부착될 수 있어서, 상이한 목적 또는 기능을 갖는 상이한 결합기가 동일한 스코프와 함께 사용될 수 있게 한다. 결합기는 흡인에 의해 제 위치에 부착 및 보유될 수 있다. 결합기는 봉합사로 재봉되어 부착될 수 있다. 결합기는 와이어, 나일론 또는 다른 브레이드 물질(braid material)로 부착될 수 있다. 결합기는 메쉬 또는 유연한 막으로 내시경에 부착될 수 있다. 결합기를 내시경에 부착하기 위해 메쉬 네트를 사용하는 경우, 겔 강도 및 점도는 메쉬의 외부 층의 구멍을 통한 겔 유동을 억제하기에 충분히 높아야 한다.
결합기는 스코프의 단부에 고정된 튜브로 압축될 수 있다. 내시경에 부착된 결합기는 집어넣을 수 있는 외장체로 압축될 수 있다.
결합기는 내시경의 2개의 별개 루멘 내로 광학 유체(예를 들어, 실록산 중합체) 및 가교제(예를 들어, 다기능 시레인)를 주입함으로써 제 위치에 제조될 수 있다. 스코프의 원위 단부에 부착되는 유연한 막 내측에 만곡된 점탄성 고체(예를 들어, 실리콘 겔 또는 실리콘 탄성중합체)를 형성하기 위해, 액체 성분들이 결합 및 가교결합한다. 결합기의 고형체는 생체 적합성 섬유, 카본 섬유, 니티놀, 봉합 물질, 및/또는 라이트 파이버의 미세하게 얇은 스트랜드로 보강될 수 있다. 제 위치에서의 결합기의 형성은 보다 큰 결합기가 상기 고형체 내측에 형성될 수 있도록 하여, 가시성 영역을 증가시킨다. 결합기는 사용 후 제거를 위해 화학적 또는 기계적으로 용해될 수 있다.
결합기가 수축기 혈압보다 높은 벽 장력을 갖는 벌룬, 막, 메쉬 또는 튜브-형 구조체 내측에 국한된다면, 결합기 내에서 기구, 프로브, 바늘 또는 다른 기기를 이동시킴으로써 형성되는 터널이 겔로 다시 채워져 겔을 투명하게 유지할 것이다. 겔을 결합기 내에 수용된 채로 유지하는 것은 바늘 또는 기기에 의해 외부 벌룬, 막 또는 메쉬에 형성되어 있는 구멍을 통한 유동을 방지하기에 충분히 높은 겔 강도를 필요로 할 것이다.
결합기의 실시예는 내시경의 작업 루멘과 정렬하는 1개, 2개 또는 그 보다 많은 작업 채널을 가질 수 있다. 결합기의 다른 형태는 추가적인 내부 채널을 감안하거나, 봉합과 같은 보다 복잡한 시술에서의 사용을 위해 기기의 에지를 따른다.
결합기는 임의의 최소 절개 수술에 사용될 수 있다. 예를 들어, 신체의 생체 검사가 직시하에서 이루어질 수 있어서, CO2 팽창에 대한 필요성을 감소시킨다. 결합기는 활동성 출혈 또는 다른 체액이 가시성을 저해하는 상황에서 바늘 및 의료 기기의 정확한 배치를 가능하게 한다. 봉합 공정, 스테이플링, 클램핑 또는 의료 기기 배치가 완료될 때까지, 결합기는 출혈을 멈추게 하기 위해 활동성 출혈 부위 위에 압박 유지될 수 있다.
다른 기구 또는 기기가 결합기를 통과할 수 있으며, 이로써 기구 또는 기기의 형태 또는 투명도가 손상되지 않는다. 채널은 바늘, 프로브 또는 기구로 결합기를 뚫어 생성되며, 채널은 의료 기구를 빼내면 재봉합될 것이다.
작업 루멘을 포함하는 내시경에 결합기를 부착하기 때문에, 결합기와 내시경은 공동으로 작동된다. 투명하거나 반-투명한 연질의 가요성 튜브가 결합기를 관통하는 이들 채널을 통과하며, 이로써 프로브가 대상으로 하는 영역을 지날 수 있도록 하는 연속적인 채널을 생성한다. 이들 프로브는 결합기의 내부 및 외부의 정확하게 반복될 수 있는 위치로 이동할 수 있는 센서, 피하 주사침, 기구, 라이트 파이버 또는 의료 기기를 포함할 수 있다.
관찰 영역 내에서 볼 수 있거나 조작되는 결합기 주위로 프로브를 조종하거나 안내하기 위해 내시경의 외부에 있는 고정 채널이 추가될 수 있다. 상기 기기는 스코프의 측면으로부터의 관찰이 가능하도록, 렌즈에 대해 45도로 설정된 45도 스코프 또는 미러에 고정될 수 있다. 이는 스코프가 계속하여 나아갈 때, 혈관 또는 튜브의 측벽을 관찰할 수 있도록 한다. 광각 광학기기와 함께 사용되는 경우, 결합기는 파이프 또는 혈관 내 주변 시계(circumferential view)를 생성한다.
이제, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 광 결합기(10)의 제1 예시적 실시예가 도시되어 있다. 광 결합기(10)는 광 결합기(10)의 원위 단부(13)에 가시화 섹션(12)을 포함한다. 가시화 섹션(12)은 광 결합기(10)의 제1 외측 경계(15)로부터 제2 대향 외측 경계(16)까지 연장되는 대체로 약간 만곡된 볼록형 외부 표면(14)을 갖는다. 외부 표면(14)은 대체로 평탄하게 구성될 수 있지만, 외부 표면(14)의 중심으로부터 외부 경계(15, 16)로 임의의 유체 또는 물질을 밀어냄으로써 시야를 깨끗하게 하는데 곡률이 도움이 되기 때문에, 만곡된 외부 표면(14)이 바람직하다. 평탄한 외부 표면(14)은, 전체 접촉 영역에 걸쳐 압력이 동일하고, 관찰되거나 작업을 실행할 필요가 있는 표면과 렌즈 사이에 유체가 갇히게 될 수 있기 때문에, 깨끗한 시야 확보가 더욱 어려울 수 있다. 만곡된 외부 표면(14)은 또한, 결합기(10)와 함께 사용될 수 있는 대물 렌즈(40)에 의해 생성되는 임의의 곡률 왜곡을 교정하기에 바람직하다. 광 결합기(10)는 근위 표면(18), 및 근위 표면(18)으로부터 외부 표면(14)을 향해 연장되는 중공형 기구 채널(19)을 갖는다.
중공형 기구 채널(19)은 상기 채널(19)이 가시화 섹션(12)을 통해 외부 표면(14)까지 완전히 연장하지는 않도록 구성될 수 있다. 이러한 경우에, 광 결합기(10)의 외부 표면(14)과 중공형 기구 채널(19)의 원위 단부(21) 사이에 배리어 섹션(20) 물질이 제공된다. 대안적으로, 기구 채널(19)은 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 가시화 섹션(12)의 전체 길이를 따라 연장되어 광 결합기(10)를 관통하여 연장될 수 있다. 이러한 구성은 기구의 자유롭고 방해받지 않는 교체를 감안할 수 있다. 공기, 유체, 및/또는 이물질이 기구 채널(19)을 통해 유동하는 것을 방지하거나 최소화시키기 위해, 투히 보스트(Tuohy-Borst)형 밸브와 같은 수밀 시일 또는 밸브(29)가 내시경 기구 채널(19)의 근위 단부(17) 상에 채용될 수 있다.
기구 채널(19)이 도 1 내지 도 3의 광 결합기(10)에 도시되어 있지만, 가시화 섹션(12)은 기구 채널(19) 없이 구성될 수 있다. 이러한 경우에, 기구는 광 결합기(10)의 가시화 섹션(12)의 전체 길이를 통해 기구가 통과할 수 있도록 하기에 충분한 탄성 및 자동-밀봉성을 띠는 물질로 가시화 섹션(12)이 구성될 수 있기 때문에, 직접 가시화 섹션(12)을 통해 진행할 수 있다. 기구 채널(19)을 갖지 않는 광 결합기(10)의 일 예가 도 10 및 도 11에 도시되어 있으며, 이하 보다 상세하게 설명된다.
광 결합기(10)는 가시화 섹션(12)에 연결되어 이로부터 멀어지는 방향으로 연장되는 부착 섹션(22)을 더 포함한다. 부착 섹션(22)은 광 결합기(10)의 근위 단부(23)에 있다. 광 결합기의 근위 단부(23)는 광 결합기(10)가 사용 환경으로부터 제거될 때, 광 결합기(10)가 임의의 표면에 걸릴 위험을 줄이기 위해 각진 구성으로 이루어질 수 있다. 예시된 실시예에서, 부착 섹션(20)은 원통 벽(24)의 형태를 갖는다. 광 결합기(10)의 근위 표면(18) 및 원통 벽(24)은 슬리브형 원통 벽(24) 내에 광 결합기(10)의 중공형 원통 개구(25)를 형성한다.
도 3을 참조하면, 광 결합기(10)는 내시경(30) 상에 장착될 수 있다. 내시경(30)은 광 결합기(10)의 중공형 원통 개구(25)에 삽입되는 원위 단부(31)를 갖는다. 일 형태에서, 결합기(10)의 원통 벽(24)은 내시경(30)보다 큰 1 내지 3 밀리미터 직경을 갖는다. 내시경(30)은 광 결합기(10)의 원통 벽(24)과 밀착 결합하는 외부 표면(33)을 구비한 외장체(32)를 갖는다. 비-제한적 예에서, 외장체(32)는 7 내지 15 밀리미터의 외경을 갖는다. 내시경(30)의 단부 표면(34)은 광 결합기(10)의 근위 표면(18)과 밀봉 결합한다. 내시경(30)은 내시경(30)의 단부 표면(34)으로부터 내시경의 근위 단부(도시되지 않음)까지 연장되는 제1 루멘(35)과, 제2 루멘(36)과, 제3 루멘(37)을 포함한다. 2 내지 4 밀리미터의 루멘 내경이 전형적이다. 광 결합기(10)의 외부 표면(14)에 있거나, 이를 지나서 있는 소정의 표면 영역을 향해 광을 전송하기 위해 제1 루멘(35)에 도광체(39)가 위치된다. 대물 렌즈(40)가 영상 담지 섬유(42)의 원위 단부에 위치되고, 상기 렌즈(40)는 관찰될 표면 영역으로부터 반사된 광을 수용하기 위해 영상 담지 섬유(42)에 광학적으로 연결된다. 대물 렌즈(40) 및 영상 담지 섬유(42)는 제2 루멘(36)에 위치된다. 제3 루멘(37)은 광 결합기(10)가 내시경(30) 상에 장착된 때, 광 결합기(10)의 중공형 기구 채널(19)과 정렬된다. 도시된 실시예에서, 기구 채널(19) 및 제3 루멘(37)은 ±5%의 공차 내에서 동일한 크기의 내경을 갖는다. 광 결합기(10)는 또한, 결합기가 임의의 유체, 조직 또는 구조체와 접촉하기 전에, 조명을 제공하기 위해, 결합기의 외부 표면(14) 근처에 발광 다이오드(LED)(11)를 포함할 수 있다. LED(11)는 내시경(30) 내 와이어(도시되지 않음)를 통해, 또는 외부 소스로부터 전력을 제공받을 수 있다.
일 예시적 구성에서, 내시경(30)은 특정 피사계 심도를 갖는 고정 초점 내시경일 수 있다. 외부 표면(14)은 내시경(30)의 피사계 심도 거리 범위 내의 값들로부터 선택되는 기준 거리와 동일한 길이(D)(도 1 참조)만큼 광 결합기(10)의 근위 표면(18)으로부터 이격되어 있을 수 있다. 일 예시적 구성에서, 내시경(30)은 2 내지 100 밀리미터 범위의 피사계 심도를 가질 수 있다. 이 경우에, 외부 표면(14)은 2 내지 100 밀리미터 범위 내 소정 길이만큼 광 결합기(10)의 근위 표면(18)으로부터 이격된다. 바람직하게는, 길이(D)는 내시경(30)의 피사계 심도 거리 범위 내의 값들의 하위 25%에 있는 기준 거리와 동일하다. 일 예시적인 구성에서, 내시경(30)은 2 내지 100 밀리미터 범위의 피사계 심도를 가질 수 있다. 이 경우, 길이(D)는 2 내지 26 밀리미터의 값과 동일하다. 보다 바람직하게는, 길이(D)는 내시경(30)의 피사계 심도 거리 범위 내의 값들의 하위 10%에 있는 기준 거리와 동일하다. 일 예시적 구성에서, 내시경(30)은 2 내지 100 밀리미터 범위의 피사계 심도를 가질 수 있다. 이 경우에, 길이(D)는 2 내지 13 밀리미터의 값과 동일하다. 가장 바람직하게는, 길이(D)는 내시경(30)의 피사계 심도 거리 범위 내의 최하위 값(예를 들어, 2 밀리미터)보다 크거나 동일한 기준 거리와 동일하다. 결합기(10)의 하나의 형태에서, 길이(D)는 7 내지 10 밀리미터이거나, 내시경 처치 또는 치료를 수용하게 될 조직으로부터 내시경(30)이 떨어져 있는 전형적인 거리이다.
광 결합기(10)에 대한 길이(D)의 설계는 또한, 결합기가 표면에 맞닿아 있을 때, 결합기(10)의 임의의 가능한 압축과 같은 결합기(10)를 구성하는 물질의 특성을 고려해야 한다. 예를 들어, 결합기(10)가 표면에 맞닿아 있을 때 1 밀리미터 압축될 수 있고, 내시경(30)의 피사계 심도 거리 범위의 최하위 값이 2 밀리미터인 경우라면, 길이(D)는 이러한 가능한 압축을 보상하기 위해 3 밀리미터보다 크거나 동일하여야 한다.
광 결합기(10)는 다양한 물질로부터 형성될 수 있다. 광 결합기(10)의 일 형태에서, 광 결합기(10)는 실리콘 겔, 실리콘 탄성중합체, 에폭시, 폴리우레탄 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 물질로부터 성형된다. 실리콘 겔은 약하게 가교 결합된 폴리실록산(예를 들어, 폴리디메틸실록산) 유체일 수 있으며, 상기 가교 결합은 다기능 시레인을 통해 도입된다. 실리콘 탄성중합체가 가교 결합된 유체일 수 있으며, 실리콘 탄성중합체의 3차원 구조는 매트릭스 내에 자유 유체가 거의 존재하지 않기 때문에, 겔보다 훨씬 더 복잡하다. 광 결합기(10)의 다른 형태에서, 물질은 폴리비닐 알코올, 폴리(하이드록시에틸 메타크릴레이트), 폴리에틸렌 글리콜, 폴리(메타크릴산), 및 이들의 혼합물과 같은 하이드로겔로부터 선택된다. 광 결합기(10)용의 물질은 또한, 알부민 기반의 겔, 광유 기반의 겔, 폴리이소프렌, 또는 폴리부타디엔으로부터 선택될 수 있다. 바람직하게는, 물질은 점탄성을 띤다.
이제, 도 23a 및 도 23b를 참조하면, 미경화 실리콘 물질을 첨가제/열경화제와 조합함으로써,정상 작동 결합기(10)가 제조될 수 있다. 다양한 실리콘 물질 및 첨가제가 상이한 연성의 결합기를 생산하기 위해 사용될 수 있다. 물질은 20 cc 유리병에서 미리 혼합될 수 있고, 혼합 공정 동안 실리콘에 혼입된 공기를 제거하기 위해 진공 챔버에 배치될 수 있다. 다음으로, 실리콘이 4 피스 주형(1100)의 파트(A)의 챔버(1101) 내로 부어지고, 기포가 보이면 진공 챔버에 배치된다. 파트(A) 내 실리콘 물질이 치워진 후에, 주형의 파트(B)가 파트(A 및 B) 각각의 나사산(1102, 1103)을 통해 파트(A)에 나사결합 되었다. 그 후, 파트(B)의 챔버(1104)가 파트(A)에 대해 설명된 바와 같이 충전되고, 기포 제거된다. 주형 파트(C 및 D)는 최종 렌즈가 적합한 형상을 갖는 것을 보장하기 위해 고정 나사(1105)를 사용하여 미리 조립된다. 조립된 파트(C/D)의 선단부(1106)가 실리콘 물질에 침지된 후에, 정렬 핀(1107)의 도움을 받아 파트(A/B)의 실리콘 위에 중심설정되고, 파트(B)에 대해 완전히 안착될 때까지 개별 구멍(1108)에서 하강하여 하방 가압된다. 선단부(1106)는 결합기 내에 기구 채널을 형성하기 위해, 기구 채널 핀(1109)을 포함한다. 조립체는 적어도 1시간 동안 90℃ 오븐에서 경화된다. 경화 후, 주형(1100)은 파트(B)로부터 파트(A)를 풀어내고, 파트(B)로부터 파트(C/D)를 잡아 당김으로써 분해된다. 진공을 배관에 인가하여 결합기를 파트(B) 외부로 당겨낸 후, 두꺼운 벽의 폴리비닐 튜브(도시되지 않음)가 결합기의 외부 표면 위에 배치될 수 있다.
다시, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 광 결합기(10)에서, 물질은 도광체(39)가 광 결합기(10)를 통해 광 결합기(10)의 외부 표면(14)에서의 또는 이 표면을 지나서의 표면 영역을 향해 광을 전송할 수 있도록, 그리고 광 결합기(10)가 관찰될 표면 영역의 광학 영상을 렌즈(40)로 다시 전송할 수 있도록, 광학적으로 깨끗하다. 광 결합기(10)의 일 형태에서, 물질은 시험 기준 ASTM D-1003(투명한 플라스틱의 헤이즈 및 시감 투과율에 대한 표준 시험법)에 기초하여 80%를 초과하는 광 투과도를 갖는다. 광 결합기(10)의 다른 형태에서, 물질은 시험 기준 ASTM D-1003에 기초하여 90%를 초과하는 광 투과도를 갖는다. 광 결합기(10)의 다른 양태에서, 물질은 시험 기준 ASTM D-1003에 기초하여 95%를 초과하는 광 투과도를 갖는다. 광 결합기(10)의 다른 양태에서, 물질은 시험 기준 ASTM D-1003에 기초하여 98%를 초과하는 광 투과도를 갖는다. 바람직하게는, 물질은 가시광 범위에서 0.1% 미만의 광 흡수율을 가지며, 보다 바람직하게는, 물질은 가시광 범위에서 0.01% 미만의 광 흡수율을 갖는다. 물질은 약 1.3 내지 약 1.7의 굴절률을 가지며, 바람직하게는 물질의 굴절률은 도광체(39)의 굴절률과 정합하거나, 가능한 한 낮다.
광 결합기(10)는 또한, 접착성의 정도를 감소시키기 위해 상이한 물질로 도포될 수 있다. 부수적으로, 광 결합기(10)의 일부 코팅은 광 반사로 개선된다. 광 결합기 상에 사용될 수 있는 샘플 코팅은 내마모성 및 소수성을 갖는 광학적으로 깨끗한 생체 적합성 중합체인 파릴렌 C와 같은 p-자일렌에 기반한 열가소성 필름 중합체를 포함한다.
광 결합기(10)의 물질의 경도는 응용에 따라 변경될 수 있다. 관찰될 표면이 급격한 기복을 갖는 경우, 결합기의 매우 낮은 경도계(연질) 표면은 객체의 형상을 따를 것이다. 대안적으로, 결합기는 조직이 결합기의 형상을 따르게 할 수 있도록, 높은 경도계(강성) 물질을 포함할 수 있다. 일 형태에서, 물질은 쇼어 OO 스케일 상 2 내지 95에 이르는 경도계를 갖는다. 다른 형태에서, 물질은 쇼어 OO 스케일 상 2 내지 20에 이르는 경도계를 갖는다. 다른 형태에서, 물질은 쇼어 OO 스케일 상 40 내지 80에 이르는 경도계를 갖는다. 다른 형태에서, 물질은 쇼어 OO 스케일 상 60 내지 80에 이르는 경도계를 갖는다. 전술한 바와 같이, 일부 응용에 있어서의 물질은 바람직하게는, 바로 위에서 설명된 쇼어 OO 스케일의 범위를 벗어난 경도계를 가질 수 있다. 비록, 쇼어 OO 스케일 상 80 또는 그보다 큰 경도를 갖는 물질은 기술적으로 "겔"로 간주될 수는 없지만, 본 명세서에서는 일반적으로 "겔"이란 결합기(10)를 구성할 수 있는 물질을 말한다. "겔"이란 용어의 사용은 본 발명을 쇼어 OO 스케일 상 경도의 특정 범위 또는 특정 물질로 한정하고자 하는 것은 아니다.
이제, 도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 광 결합기(210)의 제2 예시적 실시예가 도시되어 있다. 광 결합기(210)는 광 결합기(10)와 동일한 임의의 물질로부터 형성될 수 있다. 광 결합기(210)는 광 결합기(210)의 원위 단부(213)에서 가시화 섹션(212)을 포함한다. 가시화 섹션(212)은 도 1 내지 도 3에 도시된 실시예보다 정도가 큰 곡률을 갖는 외부 표면(214)을 갖는다. 볼록한 대체로 돔 형상의 외부 표면(214)이 광 결합기(210)의 제1 외측 경계로부터 제2 대향 외측 경계까지 연장된다. 광 결합기(210)는 근위 표면(218), 및 근위 표면(218)으로부터 외부 표면(214)을 향해 연장되는 중공형 기구 채널(219)을 갖는다. 중공형 기구 채널(219)의 원위 단부(221)와 광 결합기(210)의 외부 표면(214) 사이에, 물질의 배리어 섹션(220)이 제공된다. 바람직하게는, (중공형 기구 채널(219) 외에) 가시화 섹션(212)의 모두는 비-다공성 고형 점탄성 물질이다.
광 결합기(210)는 가시화 섹션(212)에 연결되어 이로부터 멀어지는 방향으로 연장되는 부착 섹션(222)을 더 포함한다. 부착 섹션(222)은 광 결합기(210)의 근위 단부(223)에 있다. 도시된 실시예에서, 부착 섹션(222)은 원통 벽(224)의 형태로 존재한다. 광 결합기(210)의 근위 표면(218) 및 원통 벽(224)은 광 결합기(210)의 중공형 원통 개구(225)을 형성한다.
광 결합기(210)는 내시경(30) 상에 장착될 수 있다. 내시경(30)은 광 결합기(210)의 중공형 원통 개구(225)에 삽입되는 원위 단부(31)를 갖는다. 내시경(30)은 광 결합기(210)의 원통 벽(224)과 밀접하게 결합하는 외부 표면(33)을 구비한 외장체(32)를 갖는다. 내시경(30)의 단부 표면(34)은 광 결합기(210)의 근위 표면(218)과 밀봉 결합된다. 내시경(30)은 내시경(30)의 단부 표면(34)으로부터 내시경의 근위 단부(도시되지 않음)까지 연장되는 제1 루멘(35)과, 제2 루멘(36)과, 제3 루멘(37)을 포함한다. 광 결합기(210)의 외부 표면(214)에서의 또는 외부 표면을 지나서의 표면 영역을 향해 광을 전송하기 위해, 도광체(39)가 제1 루멘(35)에 위치된다. 영상 담지 섬유(42)의 원위 단부에 대물 렌즈(40)가 위치되고, 상기 렌즈(40)는 표면 영역으로부터 반사된 광을 수광하기 위해 영상 담지 섬유(42)에 광학적으로 연결된다. 대물 렌즈(40) 및 영상 담지 섬유(42)는 제2 루멘(36)에 위치된다. 제3 루멘(37)은 광 결합기(210)가 내시경(30) 상에 장착된 때, 광 결합기(210)의 중공형 기구 채널(219)과 정렬된다. 도시된 실시예에서, 기구 채널(219) 및 제3 루멘(37)은 ±5%의 공차 내에서 동일한 크기의 내경을 갖는다.
내시경(30)은 도 4에 도시된 바와 같이, A 정도(예를 들어, 90 내지 170°)의 시야를 가질 수 있다. 도 4에서, 가시화 섹션(212)의 외부 표면(214)의 일부는 돔-형상이고, 돔-형상인 가시화 섹션(212)의 외부 표면(214)의 상기 일부는 내시경(30)의 시야 내에 있다. 이는 장기를 시야 밖으로 밀어낼 수 있기 때문에, 작업 공간이 증가되어 개선된 이미징에 대비한다.
여전히, 도 5 및 도 6을 참조하면, 의사가 광 결합기(210)를 내시경(30) 상에 장착한 후에, 내시경은 체강(51) 내로 삽입된다. 광 결합기(210)는 체강(51)의 벽(54)의 구역(52)과 접촉하여 위치되며, 이로써 상기 구역과 접촉하거나 구역 근처에 있는 불투명 유체 및/또는 입자상 물질을 이동시킨다. 광은 종래 방식으로 광원으로부터 도광체(39)를 통해 전송된다. 이어서, 광은 광 결합기(210)를 통해 상기 구역(52)으로 이동한다. 그 후, 반사 광이 광 결합기(210)를 통해 복귀하고, 렌즈(40)가 상기 구역(52)으로부터의 반사 광을 수광한다. 렌즈(40)는 종래의 방식으로 광학 영상을 접안 렌즈 또는 비디오 디스플레이로 전송하는 영상 담지 섬유(42)로 광학 영상을 전송한다.
이어서, 의사는 내시경(30)의 외장체(32)의 제3 루멘(37)에서 방향(B)(도 5 참조)으로 의료 기구(60)를 삽입한다. 의료 기구(60)는 결합기(210) 내 기구 채널(219)을 통과하며, 그 후 의료 기구(60)는 결합기(210)의 배리어 섹션(220) 및 외부 표면(214)을 뚫고 지난다. 이어서, 체강(51)의 벽(54)의 구역(52) 상에서 의료 기구(60)를 사용하여 의료 시술이 행해질 수 있다. 의료 기구(60)의 비-제한적인 예에는 생검 겸자, 전기소작 기기, 제거 기기, 및 봉합 또는 스테이플링 기기가 포함된다. 선택적으로, 관찰 광학기기가 결합기(210)의 배리어 섹션(220) 및 외부 표면(214)을 뚫고 지날 수 있다.
이제, 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 광 결합기(310)의 제3 예시적 실시예가 도시되어 있다. 광 결합기(310)는 광 결합기(10)와 동일한 임의의 물질로부터 형성될 수 있다. 광 결합기(310)는 내시경(30) 상에 장착될 수 있다. 광 결합기(310)는 광 결합기(310)의 원위 단부(313)에 가시화 섹션(312)을 포함한다. 가시화 섹션(312)은 광 결합기(310)의 제1 외측 경계(315)로부터 제2 대향 외측 경계(316)까지 연장되는 대체로 돔 형상의 외부 표면을 갖는다. 광 결합기(310)는 근위 표면(318), 및 근위 표면(318)으로부터 외부 표면(314)을 향해 연장되는 중공형 기구 채널(319)을 갖는다. 광 결합기(310)는 가시하 섹션(312)에 연결되어 이로부터 멀어지는 방향으로 연장되는 부착 섹션(322)을 더 포함한다. 부착 섹션(322)은 광 결합기(310)의 근위 단부(323)에 있다. 도시된 실시예에서, 부착 섹션(322)은 원통 벽(324)의 형태를 갖는다. 광 결합기(310)의 근위 표면(318) 및 원통 벽(324)은 광 결합기(310)의 중공형 원통 개구(325)를 형성한다.
광 결합기(310)에서, 중공형 기구 채널(319)의 원위 단부에 협착 통로(373)가 제공된다. 자동-밀봉 막(371)이 중공형 기구 채널(319)의 협착 통로(373)를 밀봉한다. 막(371)은 의료 기구(60)에 의해 뚫릴 수 있으며, 막(371)은 막(371)으로부터 기구(60)를 빼낸 후에 다시 밀봉된다.
이제, 도 10 및 도 11을 참조하면, 도 1 내지 도 3에 도시된 결합기와 유사한 광 결합기(10)가 도시되어 있지만, 결합기(10)는 기구 채널(19)을 갖지 않고, 전기소작 기기(75)를 갖는다. 광 결합기(10)의 전기소작 기기(75)는 외부 표면(14) 상의 전극(26)과 연결되는, 가시화 섹션(12)을 통해 연장되는 와이어(27)를 포함한다. 와이어(27) 및 전극(26)은 결합기(10)의 제조 공정 동안 광 결합기(10)를 형성하는 물질로 성형될 수 있다. 다른 기구도 역시 이러한 방식으로 광 결합기(10) 내에 성형될 수 있다. 이렇게 함으로써, 결합기가 내시경, 카메라 또는 다른 기기에 부착된 경우, 주위 환경으로부터의 공기, 유체, 및/또는 이물질이 결합기(10)로 진입하게 될 위험성이 감소된 결합기(10)뿐만 아니라, 단순하고 제조 비용이 저렴한 광 결합기(10)를 제공할 것이다. 와이어(27) 및 전극(26)을 결합기(10) 내에 성형하는 대신, 와이어(27) 및 전극(26)은 결합기(10)의 특성 및 특징에 따라, 결합기(10)가 형성된 후에 결합기(10)의 가시화 섹션(12)을 통해 전달될 수 있다. 물론, 결합기(10)가 기구 채널(19)을 갖지 않은 경우에, 전기소작 기기(75) 외의 기구 또는 전기소작 기기에 더해 다른 기구가 결합기(10)를 통해 전달될 수 있다.
그러나, 전극(26)에 부착된 와이어(27)는 또한, 하나 이상의 기구 채널(19)을 포함하는 광 결합기(10)에 구성될 수도 있다. 와이어(27)는 가시화 섹션(12) 내에 매립될 수 있고, 중공형 기구 채널(19)과 평행하게 이와 근접하여 연장될 수 있다. 대안적으로, 와이어(27)는 기구 채널(19)에서 가시화 섹션(12)을 통과할 수 있다.
내시경 위장술에서의 사용을 위한 하나의 비-제한적인 예시적 결합기에 있어서, 결합기의 경도계는 조직이 여린 경우, 쇼어 OO 스케일 상 약 15이다. 잘부서지는 괴저성 조직은 보다 연한 경도계를 필요로 하며, 이로 인해 6 미만의 경도계가 바람직할 수 있다. 결합기는 유체를 이동시키기에 충분한 압축 및 휨 강도가 요구된다. 여러 겹으로 접힌 위를 조사하는 경우, 쇼어 OO 스케일 상 50의 경도계가 바람직할 수 있다. 결합기는 가시광 범위에서 400 내지 750 나노미터의 광학적 투명도를 가져야 한다. 광역학 치료의 경우에, 상이한 범위의 광 투과율, 흡수율 또는 굴절율에 대한 IR 또는 형광성(florescence) 연구가 유익할 수 있다.
위장술에 대한 부속물로서 사용되는 결합기에 대한 다른 비-제한적인 예시적 명세는 다음과 같다: 생체 적합성, 단일 사용; 또는 다중 사용용으로 제조됨. 유연성: 2 내지 80에 이르는 쇼어 OO 스케일의 경도계; 최소 광학 흡수율(<0.1%); 굴절률: 대략 1.40 내지 1.50, 그러나 내시경 광 투과율, 물, 공기 또는 굴절률 최상치가 렌즈 표면 반사를 감소시키는 모든 것에 정합될 수 있음; 인장 강도: 최소한 유체를 이동시키기에 충분히 강하고, 인열을 견디기에 충분히 질김; 탄성 및 자동-밀봉; 소수성: 표면 반발; 친수성: 매트릭스 구조 내; 높은 열 저항: 전기소작 또는 무선 제거로부터의 열(500℉ 내지 1200℉)로 용융되지 않음; 그리고 고압처리 가능: 250℉ 내지 273℉에서.
이제, 도 12a 내지 도12c를 참조하면, 내시경(30) 상에 장착된 광 결합기(410)의 다른 실시예가 도시되어 있다. 광 결합기(410)는 전술된 광 결합기(10, 210, 310)와 동일한 임의의 물질로부터 형성될 수 있다. 광 결합기(410)는 제1 외부 경계(415) 및 제2 외부 경계(416)를 구비한 가시화 섹션(412) 및 가시화 섹션(412)을 통해 외부 표면(414)까지 연장되는 중공형 기구 채널(419)을 포함한다. 도 12a 내지 도 12c에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 외부 경계(415, 416)는 내시경(30)의 외부 표면으로부터 각도(α)로 연장된다.
생검 겸자(60)는 내시경(30) 내 제1 루멘(35)으로 삽입되어, 광 결합기(410) 내 기구 채널(419)을 통과한다. 내시경(30)은 앞선 실시예에서 설명된 바와 같이 다른 루멘을 갖도록 구성될 수 있다. 도 12a에서, 생검 겸자(60)의 턱부(61)는 가시화 섹션(412)의 외부 표면(414) 근처에서 개방된다. 가시화 섹션(412)이 탄성 물질로 구성되기 때문에, 도 12a에 도시된 바와 같이, 체강(51)의 벽으로부터 조직의 생검 샘플을 채취하기 위해 턱부(61)가 개방될 때, 가시화 섹션(412)은 확장될 수 있다. 겸자(60)는 내시경(30)의 루멘(35)의 고정 직경에서는 개방될 수 없다. 겸자(60)의 턱부(61)가 개방될 때, 힌지 이동된 턱부(61)가 결합기(410)를 포함한 물질에 끼일 수 있어, 겸자(60)의 기능성을 저해할 수 있다. 이러한 장애를 완화하기 위해, 도 12d에 예시된 바와 같이, 기구 채널(419)이 깨끗하고 가요성 튜브(419a)로 덧대어지거나, 그리고/또는 겸자(60)의 턱부(61)가 연질의 가요성 슬리브(61a)로 피복될 수 있다.
도 12a 및 도 12c에 도시된 바와 같이, 생검 샘플이 포착되어 체강(51)의 벽(54)으로부터 제거된다. 도 12b는 체강(51)의 벽(54)으로부터 조직의 생검 샘플을 집어 채취하고 있는 생검 겸자(60)의 턱부(61)를 도시한다. 이어서, 도 12c에 도시된 바와 같이, 생검 샘플을 채취한 생검 겸자(60)는 기구 채널(419) 및 루멘(35)을 통과함으로써 내시경(30)으로부터 제거될 수 있다. 생검 샘플을 빼내어 검사한 후에, 기구 채널(419)은 벽(54) 상의 정확한 생검 부위에 응고 기기를 배치하거나, 추가적인 생검 샘플을 얻기 위해 생검 겸자(60)를 재삽입하도록 사용될 수 있다.
본 명세서에 설명된 결합기와 함께 사용될 수 있는 생검 겸자 및 그라스퍼의 다른 유형에는 타원형 컵, 긴 타원형 컵, 스파이크가 달린 긴 타원형 컵, 톱니모양의 컵, 스파이크가 달린 톱니모양의 컵, 엘리게이터 그라스퍼, 세장형 쥐 치아 "스텐트 리무브", 쥐 치아 그라스퍼, 3개 네일 그라스퍼, 트리포드 그라스퍼, 포크 1X2 그라스퍼가 포함되지만, 이에 한정되지 않는다. 물론, 생검 겸자 및 그라스퍼가 아닌 다른 의료 도구(60)가 본 명세서에 설명된 결합기와 함께 사용될 수 있다.
전술한 바와 같이, 광 결합기는 비-의료 분야에 사용될 수 있다. 도 13 내지 도 15는 광 결합기가 채용될 수 있는 환경 및 응용에 대한 두 가지 예를 도시한다.
우선, 도 13a 및 도 13b를 참조하면, 보어스코프(77)에 장착된 광 결합기(510)가 도시되어 있다. 광 결합기(510)는 불투명 액체 또는 입자상 물질에 의해 덮인 표면 또는 객체를 검사하기 위해 사용될 수 있다. 광 결합기(510)는 전술한 광 결합기(10, 210, 310, 410)에 대해 언급된 것과 동일한 임의의 물질로부터 형성될 수 있다. 광 결합기(510)는, 제1 외부 경계(515), 제2 외부 경계(516) 및 제1 외부 경계(515)로부터 제2 외부 경계(516)로 연속적으로 연장되는 외부 표면(514)을 갖는 가시화 섹션(512)을 갖는다. 제1 및 제2 외부 경계(515, 516)는 앞서 도 12a 내지 도 12c에서 도시된 경계(415, 416)과 유사하게, 보어스코프(77)로부터 소정 각도 외측으로 연장된다. 외부 표면이 제1 세그먼트(514a) 및 제2 세그먼트(514b)로 구성되도록, 외부 표면(514)은 각진 구성으로 이루어진다. 요구되는 경우, 광 결합기(510)는 전술한 바와 같은 다른 특징부, 예를 들어 기구 채널을 구비하도록 구성될 수 있다.
도 13b에 도시된 바와 같이, 광 결합기(510)는 외부 표면(514)의 제1 및 제2 세그먼트(514a, 514b)가, 플레이트(78, 80) 관찰을 어렵게 할 수 있는 2개의 플레이트(78, 80)의 구석에 있는 불투명 액체 또는 입자상 물질을 이동시키도록 설계된다. 결합기(510)는 플레이트(78, 80) 사이의 용접부(82)를 관찰하거나, 결함 여부에 대해 플레이트(78, 80)의 표면을 관찰하는데 유익할 수 있다. 물론, 광 결합기(510)는 전술한 바와 같이, 다른 특징부를 구비하도록 구성될 수 있다.
도 14a, 도 14b, 도 15a 및 도 15b는 카메라(84) 상에 장착된 광 결합기(610)를 도시한다. 도 14a에 도시된 바와 같이, 카메라(84)는 렌즈(85)를 가지며, 스틸 영상, 비디오 또는 이들 둘 모두를 촬영할 수 있다. 광 결합기(610)는 전술한 광 결합기(10, 210, 310, 410, 510)에 대해 언급된 것과 동일한 임의의 물질로부터 형성될 수 있다. 광 결합기(610)는 가시화 섹션(612), 제1 외부 경계(615), 제2 외부 경계(616), 및 제1 외부 경계(615)로부터 제2 외부 경계(616)까지 연속적으로 연장되는 외부 표면(614)을 갖는다. 라이트 링(686)이 결합기(610)의 근위 단부(623) 근처에서 카메라(84)의 렌즈(85)의 외부 표면(87)에 부착된다. 도 15a에 도시된 바와 같이, 광 결합기(610)는 반 강성 튜브(88)가 카메라(84)에 평행하거나 카메라를 통과하고, 기구 채널(619)을 통과하여 배치될 수 있도록, 기구 채널(619)을 더 포함할 수 있다. 대안적으로, 결합기(610)는 기구 채널(619)을 갖지 않을 수 있고, 튜브(88)는 가시화 섹션(612)을 뚫고 지날 수 있다. 튜브(88)는 광 결합기(610)의 외부 표면(614)까지 연장될 수 있다.
도 14b 및 도 15b에 도시된 바와 같이, 카메라(84) 및 광 결합기(610)는 기름과 같은 불투명 액체(91)로 채워진 파이프(90)에 배치될 수 있다. 카메라(84)는 결함(94)을 검색하고자 파이프(90)의 내부 표면(93)을 관찰하기 위해, 전동 플랫폼(92)의 사용을 통해 이동될 수 있다. 도 15b에 도시된 바와 같이, 카메라(84)에 평행하게 고정되고 결합기(610)를 통해 배치되는 반 강성 튜브(88)는 결함을 보수하기 위해 접착제, 시멘트 등을 결함 영역(94)으로 전달하는데 사용될 수 있다.
다른 광 결합기(710)가 도 16에 도시되어 있다. 광 결합기(710)는 내시경(30) 상에 장착된다. 내시경(30)의 제1 루멘(35)은 결합기(710) 내 기구 채널(719)과 정렬된다. 제2 루멘(36)은 렌즈(40)에 연결되는 영상 담지 섬유(42)에 대한 접근을 제공하고, 렌즈는 결합기(710)와 접촉한다. 제3 루멘(37)은 내시경(30) 내 보조 유체 채널(41)을 제공한다. 노즐(43)이 보조 유체 채널(41)의 원위 단부에 제공된다. 광 결합기(710)는, 보조 유체 채널(41) 및 노즐(43)로부터 유체(47)를 수용할 수 있고, 유체가 결합기(710) 내 기구 채널(719)을 통과할 수 있도록 하는 환형 챔버(45)를 포함한다. 유체(47)는 시야 내의 잔해들을 씻어 버릴 수 있거나, 결합기(730)의 외부 표면(714)을 세척할 수 있기 위해, 물 또는 식염수와 같은 깨끗한 유체일 수 있다.
도 17a 내지 도 17c는 내시경(30)에 장착되는, 오목형 외부 표면(814) 및 제1 루멘(835)을 갖는 결합기(810)를 예시한다. 도 17a 내지 도 17c에 도시된 바와 같이, 결합기(30)가 체강(51)의 벽(54)을 향해 이동될 때, (갇혀 있는 혈액과 같은) 불투명 유체(91)가 외부 표면(814)과 벽(54) 사이에 갇히게 될 수 있어, 내시경(30)의 시야를 가릴 수 있다. 결합기(810)는 제1 루멘(835)과 정렬되는 기구 채널(819)을 포함한다. 따라서, 유체(47)가 제1 루멘(835)을 거치고 결합기(810) 내 기구 채널(819)을 통해, 내시경(30)을 관통하여 흘러내릴 수 있다. 도시되어 있지는 않지만, 유체(47)는 대안적으로 그리고/또는 부수적으로 도 16에 대해 전술한 것과 유사하게, 내시경(30) 내 보조 유체 채널을 거쳐 내시경(30)을 관통하여 흘러내릴 수 있다. 도입된 유체(47)의 압력이 결합기(810)에 의해 체강(51)의 벽(54)에 인가되는 압력을 초과할 때, 유체(47)는 벽(54)에 대한 시야가 가리지 않게 되도록, 갇혀 있는 불투명 액체(91)를 벽(54)과 외부 표면(814) 사이의 영역으로부터 흘려보낼 것이다. 부수적으로, 결합기(810)는 연성 물질로 구성될 수 있기 때문에, 결합기(810)는 보다 적은 힘을 벽(54)에 가하여 시야를 가리지 않게 한 상태에서, 내시경(30)이 체강(51)의 벽(54)에 대한 관찰 및 작업 수행이 가능하도록 할 수 있다. 내시경에 부착된 겔 렌즈의 경우, 조직 접촉 후에 치료제의 주입이 이루어질 수 있다. 전기 소작 절개도 또는 와이어 스네어와 같은 내시경 도구에 의해 병변이 절단된 후, 떼어낸 병변은 흡인에 의해 기구 채널을 통해 제거될 수 있다.
내시경(30)에의 부착을 용이하게 하기 위해, 결합기(10)는 도 18a 및 도 18b에 예시된 바와 같이, 캡(70)으로 포장될 수 있다. 캡(70)은 도 18a에 예시된 바와 같이 결합기(10) 위에 고정될 수 있다. 캡(70)은 결합기를 다룰 때 먼지 및 지문으로부터 결합기(10)를 보호하고, 캡은 바람직하게는 깨끗한 상단부(76)를 갖는다. 캡(70)은 캡(70)으로부터 커버(76)의 반대 방향으로 연장되는 로드(74)를 더 포함한다. 로드(74)는 결합기를 내시경(30)에 정렬하는데 사용되고, 결합기(10)의 기구 채널(19)로 진입할 수 있다. 캡(70)이 결합기(10) 상에 배치되면, 결합기(10)를 내시경(30) 상에 유지하는 것을 돕기 위해, 캡(70A) 내 원주방향 그루브(71)에 위치하는 o-링(72)이 결합기(10)의 가시화 섹션(22) 쪽으로 미끄러져 내려갈 수 있다. 결합기(10)용의 대안적인 캡(도시되지 않음)은 로드(74)가 결합기(10)의 기구 채널(19)을 통과하여 배치된 후에, 결합기(10) 위에서 투명 플라스틱 랩을 수축시키는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 결합기는 또한, 강성 내시경(30)과 함께 사용될 수 있다. 도 19에 예시된 바와 같이, 결합기(10)는 시야(A)와 0°단부 표면(34)을 갖는 강성 내시경에 부착된다. 대부분의 강성 내시경의 광학 구조로 인해, 기구용의 내부 루멘 또는 유체 채널은 불가능하다. 내시경(30)의 외부 표면에 평행하게 연장되는 채널(49)은 내시경에 부착될 수 있고, 결합기(10)의 측면을 통해 안내될 수 있으며, 결합기(10)의 외부 표면(14)을 통해 소정 각도로 빠져나갈 수 있다. 채널(49)의 각진 특성으로 인해, 채널(49)을 통과한 기구는 작업자에게 보이는 상태를 유지할 수 있고, 내시경(30)의 시야(A)의 중심에 보다 근접한 상태를 유지할 수 있다. 내시경(30)이 도 20에 예시된 것과 같이 각진 단부 표면(34)을 갖는다면, 채널(49)은 내시경(30)의 시야(B)의 중심에 보다 근접한 상태를 유지하기 위해 직선 형태일 수 있다. 내시경 섬유와 접촉하는 겔 렌즈의 표면에 매립된 소형 렌즈는 겔 렌즈 상의 표면 반사를 감소시키기 위해 광을 재-조준하거나 광을 분산시킬 수 있다.
이제, 도 21을 참조하면, 결합기(910)는 2개 이상의 물질로 구성될 수 있다. 결합기(30)는 제1 루멘(35)과, 영상 담지 섬유(42) 및 렌즈(40)를 구비한 제2 루멘(36)과, 제3 루멘(37)을 포함할 수 있다. 결합기(910)는 결합기(910)의 시야 부분(981) 내에 깨끗한 플라스틱 또는 유리 렌즈(40)를 포함할 수 있다. 결합기(910)의 시야 부분(981)은 바람직하게는, OO 스케일 상 30 내지 40 쇼어이고, 내시경(30)의 광 손실을 경감시키거나, 확대시키거나, 배율을 감소시키거나, 영상을 전송하거나, 또는 초점 길이를 변경시키기 위해 사용될 수 있다. 내시경 라이트 렌즈(40) 근처에서 결합기(30)에 배치되는 소형 렌즈 또는 미러(도시되지 않음)는 광 출력을 재-조준하여, 시야(A) 내에서의 반사를 감소시키거나, 시야(A) 내에 광을 집중시킨다. 결합기(910)는 OO 스케일 상 바람직하게는 6 내지 15 쇼어인 기구 채널 부분(983) 및 OO 스케일 상 바람직하게는 80 또는 그보다 큰 구조체 부분(985)를 더 포함한다.
예들
이하의 예들은 본 발명을 추가로 예시하기 위해 제시된 것으로 어떠한 방식으로든 본 발명을 한정하고자 하는 것은 아니다.
예 1
미국 미시간 주 미드랜드 소재의 다우 코닝(Dow Corning)으로부터 입수 가능한 실가드(Sylgard)® 184 실리콘 탄성중합체로부터 도 4의 결합기와 유사한 형상의 결합기를 형성하였다. 이 실리콘은 굴절률이 1.43이고, 쇼어 OO 스케일 상 경도계가 약 80이다. 단극 전기 소작 와이어를 결합기 내에 예비 성형하였고, 와이어를 펜택스(Pentax) EG3430 11.4 mm 위내시경의 내시경 작업 채널을 통해 잡아당겼다. 와이어를 보비(Bovie)전기 소작 와이어 유닛에 연결하였다. 결합기를 위내시경의 원위 단부 위에서 활주시켰다. 개복된 양의 흉부에 있어서, 전기 응고될 영역에 접근하는 혈액에서 결장경을 전진시켰으며, 비디오 영상에는 연기는 보이지 않은 채 전기 소작기로부터의 노란 불꽃/스파크가 보였다.
예 2
실가드® 184 실리콘 탄성중합체로부터 도 4의 결합기와 유사한 형상의 결합기를 형성하였다. 결합기를 펜택스 EG3430 11.4 mm 위내시경의 단부에 부착하였다. 양의 식도 벽에 대한 전기 소작 시술에서 적합한 비디오 영상을 얻었다.
예 3
실가드® 184 실리콘 탄성중합체로부터 도 4의 결합기와 유사한 형상의 결합기를 형성하였다. 결합기를 펜택스 EG3430 11.4 mm 위내시경의 단부에 부착하였다. 양의 위에서 적합한 비디오 영상을 얻었다.
예 4
실가드® 184 실리콘 탄성중합체로부터 도 4의 결합기와 유사한 형상의 결합기를 형성하였다. 결합기를 펜택스 2931 9.8 mm 위내시경의 단부에 부착하였다. 양의 하대 정맥 내측에서 적합한 비디오 영상을 얻었다. 대정맥으로의 간문맥의 진입을 확인하였다. 작은 혈전도 확인하였다.
예 5
미국 매사추세츠주 페어해븐 소재의 니 루브리컨츠, 인크.(Nye Lubricants, Inc.)로부터 입수 가능한 큐어링 겔(Curing Gel) OC-451A-LPH 15, 실리콘-기반의 광 경화 겔로부터 도 1의 결합기와 유사한 형상의 결합기를 형성하였다. 상기 실리콘 겔은 굴절률이 1.51이고, 쇼어 OO 스케일 상 경도계가 15이다. 결합기를 펜택스 9.8 mm 위내시경의 단부에 부착하였다. 돼지의 위 벽에 대한 적합한 비디오 영상을 얻었다.
예 6
물과 디메틸 술폭시드(DMSO)로 이루어지는 혼합 용매 내 폴리비닐 알코올(PVA) 용액으로부터 도 1의 결합기와 유사한 형상의 결합기를 형성하였다. 돼지의 위에서 적합한 영상을 얻었다.
니 루브리컨츠, 인크.로부터 입수 가능한 OCK-451-80, OCK-451-LPH, 및 OCK-451-LPH-15 실리콘-기반의 광 경화 겔; 다우 코닝 CY 52-276으로서 입수 가능한 경화성 디메틸비닐-종단 디메틸 실록산; 하이드로 겔 렌즈; 투명한 폴리(비닐 알코올) 하이드로겔; 마스터 실(Master Sil) 151MED로서 입수 가능한 2 성분의 저 점도 실리콘 화합물; 및 광유와 분말 플라스틱으로 결합기의 다른 작업 프로토타입을 제조하였다.
핸드헬드 기기
이제, 도 22a 및 도 22b를 참조하면, 핸드헬드 기기(1010)가 도시되어 있다. 핸드헬드 기기(1010)는 손잡이(1012), 프레임(1014) 및 프레임(1014) 내 공동(1016)을 포함한다. 공동(1016) 내에는 수술 기구로 천공 가능하거나 쉽게 뚫어지는 투명 섹션(1018)이 있다. 투명 섹션(1018)은 광 결합기에 대해 전술한 것과 유사한 물질로 구성될 수 있으며, 전술한 것과 동일한 많은 이점 및 이익을 제공한다.
핸드헬드 기기(1010)는 다양한 환경에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 핸드헬드 기기(1010)는 환자 피부의 열상 근처와 같은 체강(51)의 벽(54)으로부터 혈액과 같은 불투명 액체(91)를 한쪽으로 밀어내는데 사용될 수 있다. 이렇게 할 때, 투명 섹션(1018)은 의사가 체강(51)의 벽(54)을 관찰할 수 있도록 한다. 투명 섹션(1018)의 압력도 응고에 도움이 될 수 있다. 투명 섹션(1018)의 상부 및 하부 표면(1020, 1022)은 도시된 바와 같이 약간 볼록하거나, 평탄하거나, 또는 결합기에 대해 전술한 것과 같이 약간 볼록할 수 있으며, 또는 임의의 다른 원하는 형상으로 제공될 수 있다. 투명 섹션(1018)이 뚫릴 수 있기 때문에, (스테이플러와 같은) 의료 도구(60)가 투명 섹션(1018)을 통과할 수 있고, 이로써 불투명 액체(91)가 치료 영역으로부터 제거되는 동시에, 의사가 체강(51)의 벽(54)을 치료할 수 있게 된다. 도 22b에 예시된 바와 같이, 손잡이(1012)는 핸드헬드 기기가 치료 영역 근처에 유지된 때, 의사의 손에 대한 보다 넓은 공간을 제공하기 위해, 프레임(1014)에 대해 소정의 각도를 가질 수 있다.
투명 섹션은 또한, 앞서 의료 도구(60)가 차지하고 있던 투명 섹션(1018)의 천공된 섹션에 불투명 액체(910)가 채워지지 않은 상태에서 의료 도구(60)가 제거될 수 있도록, 자동-밀봉식일 수 있다. 부수적으로, 투명 섹션(1018)은 한번 사용 후 핸드헬드 기기(1010)를 위생 처리한 다음 새로운 투명 섹션(1018)이 설치될 수 있도록 핸드헬드 기기(1010)로부터 분리될 수 있다.
투명 섹션은 실리콘 탄성중합체, 실리콘 겔, 알부민 기반의 겔, 광유 기반의 겔, 에폭시, 폴리우레탄, 폴리이소프렌, 폴리부타디엔 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 물질을 포함할 수 있다. 물질은 가교 결합된 폴리실록산일 수 있다. 물질은 폴리비닐 알코올, 폴리(하이드록시에틸 메타크릴레이트), 폴리에틸렌 글리콜, 및 폴리(메타크릴산)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하이드로겔일 수 있다.
물론, 핸드헬드 기기(1010)는 의료 분야로 한정되지 않으며, 광 결합기에 대해 전술한 산업 분야와 같은 다른 목적을 위해 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명은 내시경, 보어스코프, 카메라 등에 장착하기 위한 광 결합기를 제공한다. 결합기는 불투명 유체, 반고체 물질 또는 입자상 물질로 덮인 표면의 개선된 광학 영상을 제공한다.
비록, 본 발명이 소정의 실시예들을 참고로 상당히 상세하게 설명되었지만, 당업자는 제한하고자 하는 것이 아닌 예시를 목적으로 제시된, 설명된 실시예 외의 실시예에 의해 본 발명이 실현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 첨부된 특허청구범위의 범주는 본 명세서에 포함되는 실시예의 설명으로 한정되어서는 안 된다.
Claims (30)
- 광학 촬영 장치와 함께 사용하기 위한 광 결합기(optical coupler)로서,
외부 표면을 가지는 가시화 섹션(visualization section) ― 상기 가시화 섹션의 적어도 일부는 상기 광학 촬영 장치의 수광 요소의 앞에 있고, 상기 가시화 섹션은 상기 가시화 섹션을 통해 기기(instrument)가 전달되는 것을 허용할 수 있음 ―; 및
상기 가시화 섹션으로부터 멀어지는 방향으로 연장하는 부착 섹션 ― 상기 부착 섹션은 상기 광학 촬영 장치의 원위 단부에 커플링되도록 구성됨 ―;을 포함하는,
광 결합기. - 불투명 유체 및 입자상 물질 중 적어도 하나로 덮인 표면 영역을 가시화하기 위한 장치로서,
광학 촬영 장치; 및
상기 광학 촬영 장치의 원위 단부에 커플링된 광 결합기 ― 상기 광 결합기는 가시화 섹션을 포함하고, 상기 가시화 섹션의 적어도 일부는 상기 광학 촬영 장치의 수광 요소 앞에 있고, 상기 가시화 섹션은 상기 가시화 섹션을 통해 기기가 전달되는 것을 허용할 수 있고, 그리고 상기 광 결합기는 상기 광학 촬영 장치의 원위 단부에 커플링되도록 구성된 부착 섹션을 포함함 ―;을 포함하는,
불투명 유체 및 입자상 물질 중 적어도 하나로 덮인 표면 영역을 가시화하기 위한 장치. - 제1항에 있어서,
상기 광 결합기는 근위 표면으로부터 외부 표면을 향해 연장되는 기구 채널을 포함하는 것인,
광 결합기. - 제3항에 있어서,
상기 기구 채널은 중공형인 것인,
광 결합기. - 제3항에 있어서,
상기 기구 채널은 상기 가시화 섹션을 구성하는 탄성 물질과 다른 탄성 물질로 채워지는 것인,
광 결합기. - 제3항에 있어서,
상기 기구 채널은 근위 표면으로부터 외부 표면을 통해 연장하고,
상기 가시화 섹션은 자동 밀봉(self-sealing) 특성를 포함하고, 상기 특성은 상기 가시화 섹션이 상기 기구에 의해 뚫리는 것을 가능하게 하고 상기 가시화 섹션으로부터 상기 기구를 빼낸 후에 재밀봉 가능하게 하는 것인,
광 결합기. - 제1항, 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 외부 표면은 상기 광학 촬영 장치의 피사계 심도 거리 범위 내의 값들로부터 선택되는 기준 거리와 동일한 길이만큼 근위 표면으로부터 이격되는 것인,
광 결합기. - 제7항에 있어서,
상기 기준 거리는 상기 광학 촬영 장치의 피사계 심도 거리 범위 내의 값들의 하위 25%에 있는 것인,
광 결합기. - 제1항, 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광학 촬영 장치는 내시경, 보어스코프(borescope), 및 카메라 중 하나인 것인,
광 결합기. - 제1항, 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가시화 섹션의 외부 표면의 일부는 돔(dome) 형상인 것인,
광 결합기. - 제1항, 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가시화 섹션의 외부 표면의 일부는 돔 형상이고,
상기 가시화 섹션의 외부 표면의 상기 일부는 상기 부착 섹션이 상기 광학 촬영 장치의 원위 단부에 장착될 때 광학 촬영 장치의 시야 내에 있는 것인,
광 결합기. - 제1항, 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가시화 섹션의 외부 표면의 일부는 평탄(flat), 볼록(convex), 및 각짐(angular) 중 하나인 것인,
광 결합기. - 제1항, 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 부착 섹션은 상기 광 결합기의 중공형 원통 단부를 형성하는 것인,
광 결합기. - 제1항, 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
물질은 쇼어 OO 스케일 상 2 내지 95에 이르는 경도계를 가지는 것인,
광 결합기. - 제1항, 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
물질은 시험 기준 ASTM D-1003에 기초하여 80%를 초과하는 광 투과도를 가지는 것인,
광 결합기. - 제1항, 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
물질은 가시광 범위에서 0.1% 미만의 광 흡수율을 가지는 것인,
광 결합기. - 제1항, 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
물질은 1.3 내지 1.7의 굴절률을 가지는 것인,
광 결합기. - 제1항, 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가시화 섹션은 소수성 외부 표면 층 또는 친수성 외부 표면 층을 포함하는 것인,
광 결합기. - 제1항, 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
물질은 실리콘 탄성중합체, 실리콘 겔, 알부민 기반의 겔, 광유 기반의 겔, 에폭시, 폴리우레탄, 폴리이소프렌, 폴리부타디엔 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인,
광 결합기. - 제1항, 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
물질은 가교 결합된 폴리실록산인 것인,
광 결합기. - 제1항, 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
물질은 폴리비닐 알코올, 폴리(하이드록시에틸 메타크릴레이트), 폴리에틸렌 글리콜, 및 폴리(메타크릴산)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하이드로겔인 것인,
광 결합기. - 제1항, 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
물질은 점탄성인(viscoelastic) 것인,
광 결합기. - 제2항에 있어서,
상기 광학 촬영 장치는 도광체, 영상 담지 섬유(image carrying fiber), 및 상기 영상 담지 섬유의 원위 단부에 위치되는 대물 렌즈를 포함하고, 상기 대물 렌즈는 상기 영상 담지 섬유에 연결되고,
물질은 상기 도광체의 굴절률 또는 상기 영상 담지 섬유의 굴절률과 동일한 굴절률을 가지는 것인,
불투명 유체 및 입자상 물질 중 적어도 하나로 덮인 표면 영역을 가시화하기 위한 장치. - 제2항에 있어서,
상기 광학 촬영 장치는 기구를 수용하기 위한 루멘(lumen)을 가지는 외장체(sheath)를 포함하고,
상기 기구는 생검 겸자(biopsy forceps), 전기소작 장치, 제거 장치, 봉합 장치, 스테이플링(stapling) 장치, 광 섬유, 및 도광체 중 하나인 것인,
불투명 유체 및 입자상 물질 중 적어도 하나로 덮인 표면 영역을 가시화하기 위한 장치. - 제3항에 있어서,
상기 기구 채널은 개구 채널이 상기 광학 촬영 장치의 시야의 중심 근처에서 광 결합기의 외부 표면을 빠져나가도록 구성되는 것인,
광 결합기. - 제1항에 있어서,
상기 가시화 섹션은 기구를 포함하는 것인,
광 결합기. - 제26항에 있어서,
상기 기구는 상기 가시화 섹션 내로 성형되는(molded) 것인,
광 결합기. - 제26항 또는 제27항에 있어서,
상기 기구는 전기소작 장치, 광 섬유, 및 도광체 중 하나인 것인,
광 결합기. - 삭제
- 삭제
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