KR20100036323A - 가요성의 적외선 전달 장치 및 방법 - Google Patents

가요성의 적외선 전달 장치 및 방법 Download PDF

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로버트 엠 스튜바
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맥스 앤도스카피, 아이엔씨.
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Abstract

가요성 적외선 전달 장치는 인간 또는 동물의 혈액 및 조직을 응결하는 내시경 적외선에 유용하고, 또는 레이저가 아닌 적외선 방사의 소스와 소스로부터 부재의 원단부에서의 콘택부와 콘택부에 근접한 대상 물질까지 방사에너지를 전달하는 기다란 가요성의 광섬유 부재를 채용한 용도에 유용하다. 기다란 부재는 인간 또는 동물의 조직 또는 적외선 방사 에너지로 치료할 물질을 관찰하는 내시경의 악세사리 채널을 통해 삽입되는 외측 직경을 가진다. 기다란 부재는 장치에 신속히 결합되거나 해제될 수 있고, 기다란 부재는 광원으로부터 적외선 방사에너지를 수신하도록 정렬된다. 콘택부는 부재로부터의 방사에너지 전달의 크기, 방향 및 형태를 정의한다.

Description

가요성의 적외선 전달 장치 및 방법{FLEXIBLE INFRARED DELIVERY APPARATUS AND METHOD}
본 발명은 타깃 재료의 원하는 변화, 반응, 또는 변신이 이루어지도록 타깃 재료의 온도를 효과적이고 신속하게 상승시키도록 레이저가 아닌 적외선 방사원으로부터 적외선 에너지를 생성, 전송, 및 전달하기 위한 가요성의 적외선 전송 장치 및 방법에 관한 것이다. 특히, 안전하고 현실적인 열원으로부터 상당한 거리로 되어 있거나, 또는 구불구불하거나 또는 고도로 유기적으로 연관된 도관 또는 경로를 제외하고는 도달하기 매우 어려운 위치로 되어있는 매우 특수한 위치로 열을 신속하게 전달하도록 요구될 수 있는 상황들에서, 본 발명에 대한 다양한 산업적 응용들이 상상된다. 바람직한 형태에서, 내시경 적외선 응고 장치는 사람 또는 동물 내의 타깃 혈액 및 조직을 응고시키도록 내시경의 액세서리 채널 내에서 사용되도록 제공된다.
적외선 응고 또는 광응고법은 의료 과학 분야에 잘 알려져 있다. 이는 비정상 조직이 적외선 에너지의 집중 방사에 노출되는 기술이다. 이로써 상기 조직을 국부적으로 가열하여, 조직 내의 혈관의 혈액을 응고(경화)시키게 되고 비정상 조직을 수축시키게 된다. 광응고법은 전기소작, 냉각치료, 레이저 제거술 또는 아르곤 플라즈마 응고 등의 다른 알려진 방법보다 조직 변화 면에서 다소 덜 공격적인 방법이다.
제1 및 제2급 치질 및 일부 제3급 치질들의 외래환자 처치를 위한 적외선 응고는 알려져 있다. 상기 알려진 방법에서, 고강도 적외선 광이 직장(直腸) 내로 직접 삽입되는 경질 석영 프로브를 통해 조사되어 혈관들을 응고시키고 점막을 피하의 조직들에 묶도록 치질들의 국부 영역으로 1.5 내지 2초 동안 3 내지 8회 적외선 에너지가 인가된다. 일반적으로 시술 당 치질들 중 하나의 부분만이 처치된다. 환자들은 일반적으로 치료를 필요로 하는 3개의 영역들을 가지며 따라서 모두가 처리될 때까지 간격을 두고 여러 번 되돌아가야 한다. 적외선 응고는 신속(시술 당 10 내지 15분)하고, 효과적이며, 고통이 없고, 환자들은 즉시 또는 다음날 퇴원할 수 있다. 이러한 종래의 방법으로 처치된 환자들 중 80%는 3달에 증상이 없게 되었다고 보고되었다.
현존하는 적외선 응고 치료의 결점은 의사가 치료되는 영역을 보기 어렵다는 의미의, "블라인드" 과정이라는 것이다. 이러한 이유로, 적외선 응고는 부정확하게 될 수 있고, 여러 번 되풀이 치료해야할 필요를 증가시킬 수 있다. 의사가 치료 부위를, 여러 방향들 및 각도들로부터, 직접 볼 수 있음으로써, 한 치의 오차도 없이 정확히 치료할 수 있고 위치 및 치료 정도를 즉각적으로 시각적으로 확인할 수 있는, 플렉시블 대장내시경(flexible colonoscope) 또는 S자 결장경(結腸鏡)(sigmoidoscope)과 연계하여 사용될 수 있는 치질 치료를 위한 개선된 장치 및 방법에 대한 필요성이 있다. 본 발명은 이 필요성을 해소한다.
대장내시경 또는 구불결장경과 함께 사용되어, 내과의사가 다양한 방향 및 각도에서 치료 부위를 직접 볼 수 있고, 국소 치료의 정확성 및 치료 위치 및 범위에 대한 시각적 확인을 용이하게 해주는, 치질 치료를 위한 개선된 장치 및 방법이 요구되고 있으며, 본 발명은 이 기술적 필요성을 해소하는 것을 목적으로 한다.
적외선 에너지를 재료로 전달하기 위한 본 발명의 장치는 레이저가 아닌 적외선 방사원, 기다란 가요성 광섬유 부재의 기단부에서 상기 부재의 말단부 및 그 말단부에 인접한 재료로 상기 방사원에서의 방사를 전송하기 위한 가요성 광섬유 부재, 및 상기 부재가 방사원에서의 적외선 방사를 수용하도록 정렬되는 장치로 상기 부재를 신속하게 연결하고 상기 장치에서 상기 부재를 신속하게 분리시키기 위한 상기 기다란 부재의 기단부 상의 커넥터를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 상기 장치는 사람 또는 동물 내의 타깃 조직을 응고시키도록 내시경의 액세서리 채널에서 사용되는 내시경 적외선 응고 장치이다.
상기 장치는 상기 기다란 부재가 그의 말단부에 처치될 재료와 접촉하는 콘택트 부를 포함하는 점에서 콘택트-타입 장치이고, 상기 콘택트 부는 상기 부재로부터 콘택트 부에 인접한 처치될 재료로의 방사 전달 영역의 사이즈, 방향 및 형상을 한정한다. 치료에 지장을 줄 수 있고 올바른 위치를 치료하는데 에러를 유발할 수 있는, 예컨대, 사람의 내부 조직의 치료의 경우에, 체액들 사이로 통과해야 하는 재료의 위로부터 집중되는 수렴하는 레이저 빔이 아닌, 상기 콘택트 타입 장치에서, 예컨대 레이저가 아닌, 다파장, 논-코허런트(non-coherent) 적외선 방사원의 사용에 의해, 매우 특수한 위치로 안전하고 효율적인 적외선 방사의 전송 및 전달이 가능하게 된다. 상기 전달은, 예컨대 180도 굽힘 등의, 고도의 유기적인 이음매 위치들, 또는 가요성 내시경의 "뒤로 휜" 위치에서 사용될 수 있는 소 직경의, 매우 가요성이 있는 부품을 통해 행해진다. 상기 장치는 그의 사용을 위해 가스를 필요로 하지 않고, 조직과 접촉하지 않는 상당한 에너지를 조사할 수 있는, 레이저 보다 조직 손상을 덜하게 하고 의도하지 않은 에너지 전달의 가능성을 방지하기 위한, 적외선 에너지의 전송을 위해 기다란 가요성 광섬유 부재의 말단부의 콘택트 부 및 타깃 조직 사이에 밀접한 접촉을 필요로 한다.
예시적인 실시예들에서, 적외선 방사원은 주로 적외선 영역으로 전자기 에너지를 방사하지만, 상기 기다란 부재를 통해 전송하기 위한 가시광선 및 적외선 방사 양자를 포함하는, 적외선 램프이다. 예시적인 실시예들에서의 기다란 부재는 내측 가요성 광섬유 본체 및 외측 보호 외장을 포함하고, 상기 내측 가요성 광섬유 본체는 다성분 투명 섬유 번들이다. 재료/조직과 접촉하는 콘택트 부는 광섬유 부재의 다성분 투명 섬유 번들의 노출된, 방사 방출 부분을 포함한다. 본 발명의 일 형태에서, 상기 콘택트 부는 기다란 가요성 광섬유 부재의 길이방향 축에 대해 반경 방향 및 축 방향 성분들 양자를 가진 방향으로 방사 전달 영역을 한정한다. 본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 콘택트 부는 상기 기다란 가요성 광섬유 부재의 말단부의 직경보다 넓은 방사 전달 영역을 한정한다. 본 발명의 다른 변형에서, 상기 콘택트 부는 상기 기다란 가요성 광섬유 부재의 길이방향 축에 대해 축방향 만으로의 방향을 갖는 방사 전달 영역을 한정한다.
본 발명의 방법 및 장치는 소 직경 가요성 부품을 통해 매우 특수한 위치로 적외선 에너지의 전달 및 전송을 가능하게 한다. 바람직한 실시예들에서, 상기 장치는 소화기 의사 및 내과 의사 및 다른 의료 전문가들에게, 치료 부위의 직접적인 관찰, 한 치의 오차도 없는 정확한 치료, 및 치료 상태의 즉각적인 시각적 확인을 제공하는, 플렉시블 내시경을 이용하여 적외선 에너지로 여러 가지 조건들을 처치할 수 있는 기회를 창조한다. 상기 장치 및 방법은 작은 혈관계 기형, 조직의 제거, 작은 종양 또는 손상들의 치료, 및 지혈을 위해, 사람 및 동물의 조직을 응고시키도록 사용될 수 있다. 상기 장치 및 방법은 치질의 치료에 특히 유용하며, 결장의 소혈관의 이상, 위의 공동 혈관 확장증(워터메론 스터맥)(watermelon stomach), 식도 역류질환, 및 바렛 식도(Barrett's Esophagus) 등의 다른 조건들에도 이용 가능하다. 상기 장치는 전기소작에서와 같이 환자의 신체 내로의 전류의 통과를 필요로 하지 않고 따라서 고유하게 환자들에 대한 위험을 방지하며 또한 바이폴라 프로브 등의 전기소작 장치들보다 훨씬 덜 비싼 장점을 가진다.
본 발명의 이들 및 다른 특장점들은 첨부 도면들 및 본 발명에 따른 여러 가지 실시예들의 이하의 상세한 설명과 연계하여 이해할 때 더욱 명확하게 될 것이다.
본 발명에 따르면 이들 전술한 기술적 필요성을 해결할 수 있다.
도1은 적외선 에너지를 재료로 전달하기 위한 본 발명의 장치의 제1 실시예의 평면도,
도2는 분해 상태로 도시된 도1의 장치의 제어부의 평면도,
도3은 사용을 위해 바퀴 달린 카트 상에 장착된 도1의 장치의 일부의 측면도,
도4a는 장치로 신속하게 연결되고 장치로부터 신속하게 분리되도록 웅형 커넥터를 갖는 기다란 가요성 광섬유 부재의 기단부, 및 사람 및 동물의 조직과 결합하는 상기 부재의 말단부를 도시하고 있는, 그의 중간부가 생략되어 있는, 상기 장치의 기다란 가요성 광섬유 부재의 측면도,
도4b는 도4a의 광섬유 부재의 기단부의 단부도,
도5는 내측의 광섬유 본체, 및 그 위의 여러 외부 층들과 말단부 상의 렌즈 또는 캡을 도시하고 있으며, 말단부로부터 상기 부재의 길이방향 중앙 축을 따라 부분 단면으로 도시된, 도4의 부재의 말단부의 확대도,
도6은 도1 내지 5의 장치의 제어부의 전기적 배선 개략도,
도7은, 적외선 에너지를 재료로 전달하기 위한 본 발명의 장치의 제2의 바람직한 실시예로서, 상기 장치의 부품들이 서로 분리되어 도시된 정면도,
도8은 그의 일정 부품들이 분해되어 도시된 상기 장치의 부품들의 위치적 관계를 나타낸 도7의 장치의 개략적인 측면도,
도9는 AC 파워 코드가 장치에서 분리되어 도시된 상기 장치의 부품들의 위치적 관계를 나타낸 도7의 장치의 개략적인 평면도,
도10은 도7 내지 9의 장치의 제어부의 전기적 배선 개략도,
도11은 장치로 신속하게 연결되고 장치로부터 신속하게 분리되도록 커넥터를 갖는 기다란 가요성 광섬유 부재의 기단부, 및 사람 및 동물의 조직과 결합하는 상기 부재의 말단부를 도시하고 있는, 그의 중간부가 생략되어 있는, 도7 내지 10의 장치의 기다란 가요성 광섬유 부재의 확대 측면도,
도12는 도11의 부재의 좌측 단부도,
도13은 도11의 부재의 우측 단부도,
도14는 도11의 원 내의 상기 부재의 말단부의, 부분 단면, 확대 측면도,
도15a는 측면으로만 에너지 전달을 제공하는 기다란 가요성 광섬유 부재의 말단부의 콘택트 부를 나타낸 정면도,
도15b는 도15a의 콘택트 부의 측면도,
도15c는 도15b의 C-C선의 측단면도,
도16a는 측면 및 단부에서의 에너지 전달을 갖는 반경부로 된 콘택트 부를 나타낸 정면도,
도16b는 도16a의 콘택트 부의 측면도,
도16c는 도16b의 콘택트 부의 D-D선의 측단면도,
도17a는 기다란 가요성 광섬유 부재의 말단부의 에너지 전달 배열의 각진 말단 콘택트 부를 나타낸 정면도,
도17b는 도17a의 콘택트 부의 측면도,
도17c는 도17b의 E-E선의 측단면도,
도18a는 기다란 가요성 광섬유 부재의 말단부의 에너지 전달 배열의 팬 콘택트 부를 나타낸 정면도,
도18b는 도18a의 말단부 배열의 측면도,
도19a는 설명의 목적으로 4개만이 도시된, 기다란 가요성 광섬유 부재의 말단부에서의 에너지 전달 배열의 벌룬 팽창 및/또는 기계적 팽창 콘택트 부를 나타낸 정면도,
도19b는 도19a의 콘택트 부 배열의 측면도, 및
도19c는 도19b의 F-F선의 측단면도이다.
이제 도면들을 참조하면, 예시적인 실시예들에서 도1 내지 6의 장치(30) 및 도7 내지 14의 장치(100)는 내시경 적외선 응고 장치, 즉 본 발명의 방법에 따른 그의 의도된 사용이 대장 내시경, 직장 및 S자 결장경, 장경(enteroscope) 및 위 내시경(gastroscope) 등의 플렉시블 내시경(flexible endoscope)을 통해 위장관에서 치질 및 다른 병변을 처치하기 위한 의료 장치들이다. 상기 장치는 내시경의 액세서리 채널을 통해 채널 내측으로 삽입되는 소 직경의, 기다란 가요성 광섬유 부재를 통한 비레이저 적외선 에너지의 전송을 통해 특정의 타깃 부위들에서 조직의 응고를 가능하게 한다. 대장 내시경, 직장 및 S결장 내시경, 위 내시경, 또는 다른 진단 또는 치료용 내시경을 이용하는 의사가 소작(cauterization) 또는 응고를 필요로 할 수 있는 위장관 시스템 내의 치핵 또는 다른 조직을 시각적으로 확인했을 때 상기 내시경 적외선 응고 장치(30,100)의 사용을 보여주게 된다.
적외선 에너지를 재료로 전달하기 위한 도1 내지 6의 장치(30)는 레이저가 아닌 적외선 방사원(8)을 포함한다. 예시적인 실시예에서의 적외선 방사원(8)은 금도금 리플렉터를 가진 150와트 텅스텐 할로겐 벌브이지만 다른 사이즈 및 타입들의 논-코허런트(non-coherent), 다파장 적외선 방사원들도 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 기다란 가요성 광섬유 부재(5)는 상기 방사원에서의 방사를 상기 부재의 기단부(31)에서 말단부(32)로 그리고 말단부에 인접한, 예컨대 사람 또는 동물의 조직의, 재료로 전송한다. 상기 기다란 부재(5)는 내시경의 액세서리 채널을 통해 채널 내측으로 삽입되도록 작은 직경을 가진다. 일반적인 내시경에서 작업 채널이라고도 하는, 액세서리 채널의 내경은 3.7 내지 4.2밀리미터(mm)이다. 내시경의 액세서리 채널을 통해 채널 내측으로 삽입되는 기다란 부재의 부분은 4.2mm미만의 외경을 가지며, 바람직하게는 3.4mm이하의 외경을 갖는 것이다. 상기 기다란 부재의 기단부 상의 커넥터(14)는 광섬유 부재가 상기 방사원에서의 적외선 방사를 수용하도록 정렬되어 있는 장치로 상기 부재(5)를 신속하게 연결하고 장치로부터 신속하게 분리시키도록 할 수 있다. 도1, 2, 4a 및 4b를 참조하기 바란다.
상기 방사원(8)의 적외선 램프는 주로 적외선 영역의 전자기 에너지를 방사하지만 상기 기다란 가요성 광섬유 부재(5)를 통해 전송되는 가시광선 및 적외선 방사 양자를 포함한다. 나사가 달린 돔 형상의, 광 안내 커넥터 마운트 형태의 포커싱 장치(7)는 상기 방사원에서 광섬유 부재의 기단부로 방사를 집중시킨다. 상기 부재의 기단부 상의 커넥터(14)는 도1 내지 3에 도시된 바와 같이 선택적인 액티베이션 코드(1)에 의해 광 안내 커넥터 마운트(7)에 연결된다. 액티베이션 코드(1)는 기다란 가요성 광섬유 부재의 길이로 연장한다. 상기 코드(1)는 상기 부재(5) 및 제어 박스(3)로의 광학적인 커플링을 위해 각 단부에 커넥터들을 가진다. 상기 액티베이션 코드(1)의 단부들 각각의 근방에 도시된 핸들들 중 하나에 선택적인 액티베이터 스위치가 제공될 수 있다. 상기 코드(1)의 가요성 광섬유 번들은, 그의 기단부의 더 큰 포커싱 스폿으로부터 광 및 방사를 수용하여 상기 부재(5)에 광학적으로 연결된 그의 말단부의 작은 직경의 스폿으로 방사를 전달하기 위해 그의 길이를 따라 직경이 테이퍼되도록, 그의 길이를 따라 테이퍼되어 있다. 상기 실시예에서 부재들(5,1)에 의해 형성된 가요성의 기다란 광섬유 부재의 일 섹션 또는 부분만이 테이퍼되어 있지만, 그의 일 섹션 또는 부분만이 아니라 그의 전체 길이에 걸쳐 상기 부재가 테이퍼될 수 있다.
제어 박스 형태의, 장치(30)의 전기 제어부(3)는 활성화될 때 적외선 방사를 생성하기 위한 방사원(8)으로 전력을 제공하는 액티베이션 스위치(2)를 가진다. 조정 가능한 타이머(26)는 스위치의 활성화 후에 방사원이 방사광을 생성하는 기간을 제어한다. 또한, 액티베이션은 선택적인 액티베이션 코드(1), 또는 도1에 도시된 선택적인 무선 액티베이션 스위칭 메카니즘(6)을 거치게 할 수 있다. 파워 코드(4)는 제어 박스로 110볼트 교류를 제공하며 그 전압은 제어 박스에서 변압기(23)에 의해 감압되며 마이크로컨트롤러(25)의 제어 하에 트라이액(24)에 의해 정류되어 도6에 도시된 바와 같이 적외선 램프(8)에, 15볼트 직류 등의, 저전압 직류를 제공하게 된다.
상기 장치(30)의 제어 박스(3)는 도2에 도시된 바와 같이 전방 판(10) 및 장착 브래킷을 가진 후방 판(9)으로 형성된다. 상기 제어 박스는 디지털 제어 레벨 디스플레이(11) 및, 적외선 광원이 상기한 바와 같이 활성화 후에 온되는, 시간의 길이를, 초들로, 제어하는 타이머(26)용의 제어 레벨 조정 놉(12)을 가진다.
상기 기다란 가요성 광섬유 부재(5) 및 선택적인 액티베이션 코드(1)는 각각 내측 가요성 광섬유 본체(16) 및 외측 보호 외장을 포함한다. 도5에 도시된 바와 같이, 외측 보호 외장은 알루미늄 등의 고반사성 재료의 코팅 또는 외장인 제1 층(20)에 의해 형성된다. 상기 층(20)은 알루미늄 포일, 알루미늄 튜브, 또는 예컨대, 본체(16) 상에 스프레이된 알루미늄 코팅으로 될 수 있다. 또한, 셀룰로오스 또는 실리콘 고무 등의 절연 재료로 된 층(19), 및 플라스틱 또는 다른 가요성 재료로 된 단일의 루멘 튜브 형태의 제3 층이 제공된다. 렌즈 또는 캡(17)이 기다란 부재(5)의 단부에 부착되거나 또는 그와 일체로 형성된다. 상기 렌즈 또는 캡은 상기 부재의 말단부에 콘택트 부를 형성하며 상기 장치가 의학적 응용에 사용될 때, 상기 부재로부터, 예컨대 사람 또는 동물의 조직 등의, 말단부에 인접한 재료로의 방사 전달 영역의 사이즈, 방향 및 형상을 제어한다. 상기 렌즈는 광섬유 부재들의 말단부가 상기 장치에서의 광 및 적외선 방사로 처치되는 사람 또는 동물의 조직과 접촉하게 배치될 수 있으므로 상기 장치의 작동 중에 사람 또는 동물의 조직으로의 부착을 최소로 하는 구성 및 재료로 형성됨이 바람직하다. 예시적인 실시예에서, 상기 기다란 가요성 광섬유 부재는 상기 장치와 함께 사용될 내시경의 길이에 따라 60 내지 230 센티미터 범위 내의 길이를 갖게 된다.
도7 내지 14의 실시예에 도시된 재료로 적외선 에너지를 전달하기 위한 장치(100)는 백 플레이트(101), 상부 밀폐부(102), 페이스 플레이트(103), 하부 밀폐부(104) 및 장착 플레이트(105)를 가진 장방형 제어 박스 형태의 제어부(118)를 가진다. 웅형 섬유 커플링 리셉터클(106)은 기다란 가요성 광섬유 부재(117)의 커넥터(119)를 수용하기 위해 페이스 플레이트(103) 상에 장착된다. 도1 내지 6의 실시예와 관련하여 상기한 타입의 광 및 적외선 방사를 제공하는 텅스텐 할로겐 광원(107)은 제어 박스의 전방에 연결된 광섬유 부재(117)에 방사를 전송하기 위해 임계 초점에 장착된다.
도10을 참조하면, 상기 장치로 입력되는 전력은 분리 가능한 코드(116)에 의해 제어 박스(118)의 후방으로 공급되는 120볼트 교류이다. 이 코드는 무선 주파수, 전자파 장애 및 누설 전류 필터 시스템을 포함하는 파워 엔트리 모듈(109)로 연결된다. 또한, 상기 모듈은 일체형 스위치 및 듀얼 퓨즈들을 포함한다. 파워 엔트리 모듈의 출력은 : 도9의 스위칭 파워 서플라이(108), 및 액티베이션 스위치(112)의 두 개의 부품들로 공급되는 120볼트 교류이다. 스위칭 파워 서플라이(108)는 90 내지 264 볼트 교류 범위의 작업 입력 전압 및 15 볼트 직류의 정상 상태 출력을 가진다. 이는 적외선 광원(107)의 주 전원이고 램프 액티브 및 파워 온 LED(113,111) 각각에 전력을 공급한다. 액티베이션 스위치(112)는 정상시 개방된 스위치이고 폐쇄될 때, 회로를 완성하여 릴레이를 활성화시키도록 120 볼트 교류를 제공하여 적외선 광원에 전력을 공급한다.
상기 릴레이는, 콘택트들이 폐쇄되어 적외선 광원이 온되는, 시간의 길이를, 초들로, 제어하도록 설계된 솔리드 스테이트 타이머이다. 이 시간 범위는 0 내지 5초이다. 상기 시간은 타이머 릴레이의 입력에 연결된 전위차계(114)에 의해 변경된다. 상기 전위차계는 장치의 전방 패널 상에 장착되며 회전 놉에 의해 사용자에게로 액세스 가능하다. 타이머 릴레이(110)는 하나의 콘택트가 적외선 광원을 스위칭하도록 사용되고 하나의 콘택트는 파워 온 LED를 스위칭하도록 사용되어 그들이 동시에 활성화되도록 하는 듀얼 폴 듀얼 스로우(DPDT) 타입이다.
상기 액티베이션 스위치가 푸시될 때, 타이머 릴레이는 폐쇄되고, 소정 시간 동안 폐쇄되어 유지된 후, 개방된다. 타이머 릴레이는 액티베이션 스위치가 폐쇄되어 있는 한 폐쇄된 채로만 유지된다. 만일 상기 소정 시간 전에 개방되면, 상기 릴레이 콘택트들은 개방될 것이다. 액티베이션 스위치(112)는 상기 장치의 제어 박스(118)에 분리 가능하게 연결된, 도7에 도시된, 풋 작동식 메카니즘(123)에 의해 작동된다.
또한, 상기 장치의 전방 패널은 기다란 광섬유 부재(117)의 광섬유 번들의 커넥터(119)를 수용하는 나사형 리셉터클(106)을 포함한다. 이 리셉터클은 광섬유 번들이 방사원에서의 적외선 방사와 정렬되는 적외선 광원의 중앙에 배치되도록 장착된다. 상기한 바와 같이, 적외선 광원은 금 도금된 리플렉터를 가진 대체 가능한 150 와트 텅스텐 할로겐 벌브이다. 이 광원은 광섬유 장착 리셉터클에 장착될 때 그의 제2 초점이 광섬유 케이블의 기단부에 정확하게 배치되도록 설계된 브래킷 내에 장착된다. 적외선 광원이 온될 때, 광은 광섬유 번들 아래로 이동하여 말단부에서 배출된다. 광의 전체 스펙트럼이 전송된다. 광학 커플링 마운트(115)는 상기 장치에 연결된 기다란 가요성 광섬유 부재 및 적외선 방사원 사이에서 광 안내 커넥터 마운트로서 작용한다.
도7 내지 14의 장치(100)의 기다란 가요성 광섬유 부재(117)는 도11 내지 14에 상세하게 도시된다. 도시된 바와 같이, 기다란 부재(117)의 가요성 광섬유 본체(120)는 섬유 직경이 55 마이크로미터이고 개구수가 0.57인 근적외선(NIR) 용의 다성분 유리 섬유로 형성된다. 섬유 번들의 직경은 2.8mm이다. 가요성 광섬유 본체의 길이는 예시적인 실시예에서 2.4미터이다. 가요성 광섬유 본체(120)는 그의 말단에서 도11 및 14에 도시된 바와 같이 가요성 광섬유 본체 둘레에 고온 에폭시 접착제로 들러붙어 결합된 외경 3.0mm의 금속 슬리브(121)를 가진다. 금속 슬리브의 길이는 예시적인 실시예에서 6.35mm이다. 금속 슬리브는 예시적인 실시예에서 SUS 304 스테인리스 강으로 형성되지만 다른 금속들도 사용될 수 있다. 가요성 광섬유 본체(120)의 기단부의 커넥터(119)는 니켈 도금 황동으로 형성되며 도7, 8 및 11에 도시된 웅형 섬유 커플링 리셉터클(106)과 나사 결합 가능하도록 내측에 나사가 제공되어 있다.
커넥터(119) 및 금속 슬리브(121) 사이의 가요성 광섬유 본체(120)는 불소계 에틸렌 프로필렌(FEP) 열 수축 튜브로 형성된 외측 보호 외장(122)을 가진다. FEP 열 수축 튜브는 기다란 가요성 광섬유 부재(117)가 내시경의 액세서리 채널을 통해 채널 내측으로 삽입될 수 있도록 하는 마찰 최소 재료이다. 이와 다르게, 외측 보호 외장(122)은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)으로 형성될 수 있다. 외측 보호 외장을 가진 가요성 광섬유 본체의 외경은 예시적인 실시예에서 3.4mm 이지만 함께 사용될 내시경의 액세서리 채널의 내경보다 작은 한에는 변경될 수 있다. 또한, 상기 장치의 광섬유 부재(117)는 그 장치의 적외선 방사원으로의 광학적 커플링을 위해 커넥터에 대해 필요한 변경을 행하여 도1 내지 6의 장치(30)에도 사용될 수 있다.
사용 시에, 본 발명의 내시경 적외선 응고 장치는 상기한 바와 같이 장치를 파워 온하고 필요한 경우 도달 및 관찰될 수 있는 위치로 제어 박스를 이동시킴에 의해 의사, 간호사, 또는 다른 간병인에 의해 사용되도록 준비된다. 상기 제어 박스는 도3에 도시된 바퀴 달린 카트(27), 랙, 선반, 또는 테이블에 부착될 수 있거나, 또는 단순하게 편평한 면에 배치하거나 또는 손으로 잡고 있거나 또는 사용자 또는 간병인들 중 한 사람에 의해 보유하고 있게 될 수 있다.
상기 장치의 기다란 가요성 광섬유 부재는 그의 포장이 제거되고 전기 제어 박스에 부착되며, 광섬유 부재의 기단부의 커넥터는 상기한 바와 같이 제어 박스 내의 광원과 연계된 대응하는 접속구에 연결되어 진다. 기다란 광섬유 부재를 엄지 손가락 및 다른 손가락들 사이에 파지하고, 의사는 그 부품의 말단 팁을 내시경의 작업/액세서리 채널 내로 삽입하여 그 말단 팁이 내시경의 말단 팁으로 배출되어 내시경의 광학 시스템에 의해 발생되는 이미지를 디스플레이하는 모니터 스크린 상에 보여질 때까지 내시경의 전체 길이로 그 부품을 아래쪽으로 밀게 된다. 광섬유 부재의 말단부의 콘택트 부는 처치될 조직과 물리적으로 접촉하게 배치된다. 광원에서의 적외선 에너지 펄스의 지속 기간을 제어하는 타이머는 응고를 위해 필요한 에너지의 의사의 판단에 기초하여 조정된다.
상기 장치는 도7에 도시된 바와 같이 제어 박스 또는 풋 스위치(123) 상의 스위치를 작용시킴에 의해 전력이 공급된다. 액티베이션 스위치가 작용될 때, 제어 회로에 의해 가요성 광섬유 부재의 기단부에서 말단부로 가시광선 및 적외선 에너지 양자를 전송하는 적외선 방사원(8,107)으로 전력이 제공된다. 상기 말단부의 콘택트 부에서 타깃 조직으로 보내지는 적외선 에너지의 전송은 응고가 발생하는 지점에서 혈액 및 조직의 온도가 상승되도록 행해진다. 의사는 내시경의 광학적 시각 능력을 이용하여 처치 부위를 시각적으로 감시하여 추가적 응고가 필요한지를 평가한다. 추가의 처치가 필요하다면, 상기 장치는 다시 활성화되고 의사가 결과를 만족하고 더 이상의 처치가 필요하지 않다고 할 때까지 상기 과정이 되풀이된다. 가요성 광섬유 부재는 내시경에서 제거되고, 제어 박스에서 분리되며 의료 폐기물의 처리를 위한 표준적인 전문적 관행에 따라 처리된다.
금속 슬리브(121)는 상기 광섬유 본체의 길이방향 축에 수직한 가요성 광섬유 본체(120)의 편평하게 연마된 단부를 노출시킨다. 광섬유 부재의 상기 노출된, 방사 방출 부분은 상기 장치로써 처치될 사람 또는 동물의 조직 또는 다른 재료에 접촉하기 위한 콘택트 부를 제공한다. 이 콘택트 부는 상기 부재에서 콘택트 부에 인접한 조직 또는 다른 재료로의 방사 전달 영역의 사이즈, 방향 및 형상을 형성한다. 도7 내지 14에 도시된 본 발명의 형태에서, 상기 콘택트 부는 기다란 가요성 광섬유 부재의 길이방향 축에 대해 축방향으로만 방향성을 갖는 방사광 전달 영역을 한정한다. 그러나, 상기 콘택트 부의 다른 가능한 형태들이 도15a 내지 19c에 도시된다.
도15a 내지 15c에 도시된 형태는 측면만(횡방향)으로의 에너지 전달을 허용한다. 보호 외장(122)의 컷아웃(124)은, 상기 예에서 180°로, 섬유들의 일부를 노출시키며, 팁으로부터 길이방향으로의 적외선 방사 전달을 방지하는 캡 또는 팁(125)이 제공된다. 도16a 내지 16c에 도시된 형태는, 콘택트 부(126)를 형성하는 팁의 일측을 따라, 상기 예에서 180°또는 원주의 절반으로, 섬유들의 부분들이 노출되어 있는 돔형 또는 둥그런 팁을 가진다. 이로써 광섬유 부재의 단부에서, 길이방향으로, 그리고 측면에서, 횡방향으로의, 에너지 전달을 허용하게 된다.
도17a 내지 17c에 도시된 광섬유 부재의 말단부의 다른 형태는, 도14의 실시예의 원형 단면 콘택트 부가 아닌, 타원형 단면 또는 팁으로부터 적외선 에너지를 전달하는 콘택트 부를 제공하는 각진 팁 형태를 포함한다. 이 변형은 광섬유 부재의 아티큘레이션(articulation)이 덜한 상태로 더욱 용이하게 각진 표면들에 에너지를 전달할 수 있게 한다. 도18a 및 18b에 도시된 광섬유 부재의 콘택트 부의 다른 형태는, 가요성 광섬유 본체의 섬유들이 팬(fan) 형상으로 배치되어, 상기 장치가 가요성 광섬유 부재의 말단의 직경보다 넓은 전달 영역으로 적외선 에너지를 전송하도록 할 수 있는, 형태를 이용한다.
도19a 내지 19c에 도시된 콘택트 부(129)의 또 다른 형태는 섬유 번들 내의 벌룬의 팽창 또는 다른 기계적 방법에 의해 광 섬유들이 팽창되는 배열로 되어 있다. 이 방식으로 많은 섬유들이 배열될 수 있지만, 상기 도면들에서는, 4개의 개별 섬유들만이 도시되어 있다. 이 섬유들의 외측면은, 광 및 적외선 에너지가 섬유들의 길이를 따라 모두 배출되어, 콘택트 부(129)를 형성하는 섬유들의 상기 팽창된 "벌브" 둘레의 모든 방향들로 에너지 전달을 허용하도록, 부서진 채로 되어 있다.
본 발명이 그의 여러 가지 실시예들에 관련하여 기재되어 있지만, 당업자들에게는 많은 다른 변형들 및 개조들 및 다른 용도들이 명백하게 될 것이다. 예컨대, 본 발명의 장치는 시계 방향(direction-of-sight)의 관찰 및 액세스가 가능하지 않고 재료의 처리를 위한 적외선 방사가 요망되는 기술적 상황들에서 보어스코프를 갖는 내시경에 대해 유용성을 가진다. 또한, 본 발명의 장치는 가요성 광섬유 부재가 내시경의 사용을 필요로 하지 않는 기술적 상황들에서도 유용성을 가진다. 또한, 상기 장치의 부품들에 대한 구성의 여러 가지 다른 치수들 및 재료들이 사용될 수 있음도 당업자에 의해 이해될 수 있을 것이다. 또한, 상기 장치의 사이즈 및 가열 능력은 내시경 외에 대형의 적외선 가열 응용들에 대해서도 확대될 수 있다. 따라서, 본 발명은 본 명세서의 특정의 내용이 아니라, 첨부된 특허 청구의 범위에 의해서만 제한받는 것임을 이해하기 바란다.

Claims (29)

  1. 소재에 적외선 에너지를 전달하기 위한 접촉형 장치로서,
    레이저가 아닌 비동기(Non-coherent), 다중파, 가시 및 적외선의 소스;
    멀티콤포넌트 투명 파이퍼 다발을 가지는 기다란 가요성 섬유 광학 부재로, 상기 소스로부터 나온 방사선을 상기 부재의 인접 단부로부터 부재의 말단 단부로 그리고 상기 말단 단부와 접촉하는 소재까지 전달할 수 있는 기다란 가요성 섬유 광학 부재; 및,
    상기 부재가 가시 및 적외선을 상기 소스로부터 받기 위해 정렬하는 경우, 상기 장치로부터 상기 부재를 신속히 접속 및 단락시키기 위해 상기 기다란 부재의 인접 단부상에 있는 커넥터를 포함하는 접촉형 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 가시 및 적외선의 소스는 적외선 영역내에 주로 전자계 에너지를 방사하는 적외선 램프인 접촉형 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 멀티콤포넌트 투명 파이버 다발의 파이버는 상기 소스로부터의 가시 및 적외선의 전체 스펙트럼이 상기 기다란 부재를 통해서 전달되도록 하는 개구수를 가지는 접촉형 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 커넥터가 신속히 접속 및 단락될 수 있는 돔형 광가이딩 커넥터 장착부를 더 포함하며, 상기 소스로부터의 방사선은 상기 커넥터 장착부에 의해 상기 기다란 부재의 인접 단부상에 안내되는 접촉형 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 기다란 부재는 상기 부재의 인접 단부에서, 상기 소스로부터의 대경 초점 스폿으로부터 방사선을 받아서 소경 스폿으로 방사선을 전달하도록 테이퍼링하기 위해 상기 부재의 길이의 적어도 일부분에 직경방향으로 테이퍼져 있는 접촉형 장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 기다란 부재의 인접 단부상의 커넥터가 접속될 수 있는 광가이딩 커넥터 장착부를 더 포함하는 접촉형 장치.
  7. 제 1항에 있어서, 활성시, 가시 및 적외선을 생성하기 위한 소스에 전력을 제공하는 활성 스위치와, 상기 활성 스위치의 활성 후에 소스가 방사선을 생성하는 지속 시간을 제어하는 조정가능한 타이머를 가진 전기 제어부를 포함하는 접촉형 장치.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 기다란 부재는 상기 멀티콤포넌트 투명 섬유 다발 위에 외부 보호 실드(sheath)를 포함하는 접촉형 장치.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 기다란 부재의 말단 단부에서는 소재에 접촉하기 위한 접촉부를 포함하며, 상기 접촉부는 상기 부재로부터 상기 접촉부와 접촉하고 있는 소재까지의 방사선 전달 영역의 크기, 방향 및 형상을 형성하는 접촉형 장치.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 접촉부는 상기 파이버 광학 부재의 상기 멀티콤포넌트 투명 섬유 다발의 노출, 방사선 방출부를 포함하는 접촉형 장치.
  11. 제 9항에 있어서, 상기 접촉부는 상기 기다란 가요성 파이버 광학 부재의 길이방향 축선에 대해서 방사 및 축선 방향의 양방향으로 방사선 전달 영역을 형성하는 접촉형 장치.
  12. 제 9항에 있어서, 상기 접촉부는 상기 기다란 가요성 파이버 광학 부재의 말단 단부의 직경보다 넓은 방사선 전달 영역을 형성하는 접촉형 장치.
  13. 제 9항에 있어서, 상기 접촉부는 상기 기다란 가요성 파이버 광학 부재의 길이방향 축선에 대해 축선 방향만으로 방사선 전달 영역을 형성하는 접촉형 장치.
  14. 제 9항에 있어서, 상기 접촉부는 상기 장치의 작동 동안 접촉된 소재에 부착물을 최소하는 하는 소재와 구성물로 형성되는 접촉형 장치.
  15. 인간 또는 동물체내의 타켓 조직을 응고하도록 내시경의 악세서리 채널내에 사용하기 위한 접촉형 내시 적외선 응고 장치로서,
    레이저가 아닌 비동기(Non-coherent), 다중파, 가시 및 적외선의 소스;
    멀티콤포넌트 투명 파이퍼 다발을 가지는 기다란 가요성 섬유 광학 부재로, 상기 소스로부터 나온 방사선을 상기 부재의 인접 단부로부터 부재의 말단 단부로, 상기 말단 단부와 접촉하는 소재로 그리고 타켓 조직을 응고하도록 상기 말단 단부와 접촉하는 인간 또는 동물 조직까지 전달할 수 있으며, 상기 부재가 내시경내의 악세서리 채널로 그리고 이를 통해서 삽입될 수 있는 직경을 가진 기다란 가요성 섬유 광학 부재; 및,
    상기 부재가 가시 및 적외선을 상기 소스로부터 받기 위해 정렬하는 경우, 상기 장치로부터 상기 부재를 신속히 접속 및 단락시키기 위해 상기 기다란 부재의 인접 단부상에 있는 커넥터를 포함하는 적외선 응고 장치.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 기다란 부재의 직경은 4.2밀리미터 이하인 적외선 응고 장치.
  17. 제 15항에 있어서, 상기 기다란 부재는 상기 멀티콤포넌트 투명 섬유 다발 위에 외부 보호 실드(sheath)를 포함하며, 상기 보호 실드는 폴리테트라플로로에틸렌 및 불화 에틸렌 프로필렌으로 구성하는 그룹으로부터 선택된 마찰감소 소재로 형성되는 적외선 응고 장치.
  18. 제 15항에 있어서, 상기 멀티콤포넌트 투명 파이버 다발의 파이버는 상기 소스로부터의 가시 및 적외선의 전체 스펙트럼이 상기 기다란 부재를 통해서 전달되도록 하는 개구수를 가지는 적외선 응고 장치.
  19. 제 15항에 있어서, 상기 커넥터가 신속히 접속 및 단락될 수 있는 돔형 광가이딩 커넥터 장착부를 더 포함하며, 상기 소스로부터의 방사선은 상기 커넥터 장착부에 의해 상기 기다란 부재의 인접 단부상에 안내되는 적외선 응고 장치.
  20. 제 15항에 있어서, 상기 가시 및 적외선의 소스는 적외선 영역내에 주로 전자계 에너지를 방사하는 적외선 램프인 적외선 응고 장치.
  21. 제 15항에 있어서, 활성시, 가시 및 적외선을 생성하기 위한 소스에 전력을 제공하는 활성 스위치와, 상기 활성 스위치의 활성 후에 소스가 방사선을 생성하는 지속 시간을 제어하는 조정가능한 타이머를 가진 전기 제어부를 포함하는 적외선 응고 장치.
  22. 제 15항에 있어서, 상기 기다란 부재의 말단 단부에서는 인간 또는 동물 조직에 접촉하기 위한 접촉부를 포함하며, 상기 접촉부는 상기 부재로부터 상기 접촉부와 접촉하고 있는 인간 또는 동물 조직까지의 방사선 전달 영역의 크기, 방향 및 형상을 형성하는 적외선 응고 장치.
  23. 제 22항에 있어서, 상기 접촉부는 상기 장치의 작동 동안 인간 또는 동물 조직에 부착물을 최소하는 하는 소재와 구성물로 형성되는 적외선 응고 장치.
  24. 제 22항에 있어서, 상기 접촉부는 상기 파이버 광학 부재의 상기 멀티콤포넌트 투명 섬유 다발의 노출, 방사선 방출부를 포함하는 적외선 응고 장치.
  25. 제 22항에 있어서, 상기 접촉부는 상기 기다란 가요성 파이버 광학 부재의 길이방향 축선에 대해서 방사 및 축선 방향의 양방향으로 방사선 전달 영역을 형성하는 적외선 응고 장치.
  26. 제 22항에 있어서, 상기 접촉부는 상기 기다란 가요성 파이버 광학 부재의 말단 단부의 직경보다 넓은 방사선 전달 영역을 형성하는 적외선 응고 장치.
  27. 제 22항에 있어서, 상기 접촉부는 상기 기다란 가요성 파이버 광학 부재의 길이방향 축선에 대해 축선 방향만으로 방사선 전달 영역을 형성하는 접촉형 장치.
  28. 제 1항의 장치를 사용하는 접촉형 방법으로서,
    멀티콤포넌트 투명 파이퍼 다발을 가지는 기다란 가요성 섬유 광학 부재를 비동기(Non-coherent), 다중파, 가시 및 적외선의 소스에 연결하는 단계;
    상기 기다란 가요성 섬유 광학 부재를 내시경의 악세서리 채널내에 삽입하는 단계; 및,
    상기 내시경의 악세서리 채널을 통해서 상기 장치와 상기 기다란 가요성 섬유 광학 부재의 접촉부와 접촉하고 있는 인간 또는 동물 조직에 가시 및 적외선을 전달하는 단계를 포함하는 접속형 방법.
  29. 제 28항에 있어서, 상기 인간 또는 동물 조직에 가시 및 적외선을 전달하는 단계를 연속 또는 반복하는 단계를 포함하는 접속형 방법.
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