KR20110029359A - Laser pointing device - Google Patents

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이득희
박세형
김래현
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한국과학기술연구원
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Abstract

PURPOSE: A laser pointing device is provided to help a user to recognize the status and location of an endoscope by mounting a laser pointing device in the end of the endoscope to form a laser image on an affected part. CONSTITUTION: An endoscopic surgical apparatus or a laser pointing device combined in one end of the endoscope comprises: a laser diode(310) oscillating a laser; a coupling lens(320) aligning the focus of the laser which is oscillated from the laser diode; and an optic fiber(330) providing a progress path for the laser passing through the coupling lens.

Description

레이저 포인팅 장치 {LASER POINTING DEVICE}LASER POINTING DEVICE}

본 발명은 레이저 포인팅 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 내시경 수술 기구 또는 내시경의 일단에 레이저 포인팅 장치를 결합하여, 시술하는 환부 내에 레이저 상이 맺히도록 함으로써, 내시경 수술 기구 또는 내시경의 자세 및 위치를 시각적으로 파악할 수 있도록 하는 레이저 포인팅 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a laser pointing device, and more particularly, by combining a laser pointing device to one end of an endoscope surgical instrument or an endoscope to form a laser image in the affected area, thereby adjusting the position and position of the endoscope surgical instrument or endoscope. The present invention relates to a laser pointing device for visually grasping.

최소침습수술은 수술할 부위의 피부절개를 최소화하는 것으로, 복강경, 흉강경, 관절경 등의 내시경을 사용하는 수술이다. Minimally invasive surgery is to minimize the incision of the skin to be operated, endoscopic surgery such as laparoscopy, thoracoscopic, arthroscopy.

최소침습수술은 8 내지 10cm 의 작은 절개부위를 통해 수술을 수행할 수 있으며, 기존의 수술법보다 출혈을 감소시켜서, 환자에 대한 쇼크의 위험성을 줄일 수 있고, 절개부위가 작기 때문에 그만큼 절개부위의 회복과 재활시기도 앞당길 수 있다. 또한, 기존의 수술법보다 수술시 환자에게 손상을 덜 주기 때문에, 수술이 끝난 후에 통증이 많이 완화될 수 있으며, 2차 감염의 위험성이 적으므로, 개복수술을 대체하여 널리 사용되고 있다. Minimally invasive surgery can be performed through a small incision of 8 to 10 cm, and less bleeding than conventional surgery, thereby reducing the risk of shock to the patient, and recovery of the incision because of the small incision And rehabilitation time can also be advanced. In addition, since less damage to the patient at the time of surgery than conventional surgery, the pain can be relieved a lot after the operation, and the risk of secondary infection is less, it is widely used in place of laparotomy.

최소침습수술의 대표적인 수술법이 내시경 수술이며, 담낭절제술, 담도결석 제거술, 간결석 제거술, 일반 외과 수술 등에 이용된다. 상기 수술은 복강경, 흉강경, 관절경 등의 내시경을 통해 환부를 살피면서, 피부를 절개하여 통과한 수술 기구로 환부를 치료하게 된다. Representative surgery for minimally invasive surgery is endoscopic surgery, which is used for cholecystectomy, biliary stone removal, liver stone removal, and general surgery. The surgery is to look at the affected area through the endoscope, such as laparoscopy, thoracoscopic, arthroscopy, while treating the affected area with a surgical instrument incision through the skin.

그러나 종래 내시경 수술은 크게 두 가지의 문제점이 있었다. However, conventional endoscopic surgery had two problems.

첫째는 내시경 수술에 있어서의 시각적 한계이다. 내시경 수술은 최소한의 절개부위를 통해 삽입된 내시경을 통해 환부를 살펴야 하므로, 시야가 좁다. 또한, 환부가 2차원 영상으로 보이므로, 시술자는 목표 위치에 대한 수술 기구의 거리감을 느끼기 어려우며, 영상의 배율에 따라 내시경을 통해 보이는 환부는 실제 환부의 크기와 다르게 보일 수도 있다. The first is the visual limitation of endoscopic surgery. Endoscopic surgery requires a small field of view through the endoscope inserted through a minimal incision, so the field of view is narrow. In addition, since the affected part is seen as a two-dimensional image, it is difficult for the operator to feel the distance of the surgical instrument with respect to the target position, and the affected part seen through the endoscope according to the magnification of the image may be different from the actual affected part.

두 번째는 시술자가 수술 기구의 조작에 있어 제약이 있다는 점이다. 시술자가 조작하는 수술 기구의 손잡이와 실제 작동하는 집게, 가위 등의 작동자 사이의 거리가 멀기 때문에 시술자의 조작감이 떨어진다. 또한, 피부의 절개부위를 통과하여 동작하는 수술 기구의 지렛대 작동으로 인해 손잡이 부분에서의 동작과 작동자 부분의 동작이 상하좌우가 바뀌어 나타나게 된다. The second is that the operator has limitations in the manipulation of surgical instruments. Since the distance between the handle of the surgical instrument operated by the operator and the operator, such as a working forceps, scissors, is far, the operator's feeling of operation falls. In addition, due to the operation of the lever of the surgical instrument that operates through the incision of the skin, the operation in the handle portion and the operation of the operator portion is shown upside down, left and right.

상기와 같은 문제점들로 인해 내시경 수술의 난이도가 높아지며, 시술자의 숙련도에 따라 수술의 결과가 크게 좌우되는 현상이 발생한다. 따라서, 내시경 수술의 난이도를 낮추며, 수술의 정확성과 성공률을 향상시킬 수 있는 수단이 요구된다. Due to the above problems, the difficulty of endoscopy increases, and a phenomenon in which the result of the surgery is greatly influenced by the skill of the operator occurs. Therefore, a means for reducing the difficulty of endoscopic surgery and improving the accuracy and success rate of the surgery is required.

본 발명은 상기와 같은 종래의 내시경 수술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 내시경 수술 기구 또는 내시경의 일단에 레이저 포인팅 장치를 부착 또는 일체화 하여, 시술하는 환부 내에 레이저 상이 맺히도록 함으로써, 내시경 수술 기구 또는 내시경의 자세 및 위치를 시각적으로 파악할 수 있도록 하는 레이저 포인팅 장치를 제공하는 것이다.The present invention is to solve the problems of the conventional endoscopy as described above, an object of the present invention by attaching or integrating the laser pointing device to one end of the endoscope surgical instrument or endoscope, thereby forming a laser image in the affected area, It is to provide a laser pointing device for visually grasping the position and position of an endoscope surgical instrument or endoscope.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 포인팅 장치는, 내시경 수술 기구 또는 내시경의 일단에 결합하여 사용하는 장치로서, 레이저를 발진하는 레이저 다이오드; 상기 레이저 다이오드에서 발진된 레이저의 초점을 맞추는 커플링 렌즈; 및 상기 커플링 렌즈를 통과한 레이저의 진행 경로를 제공하는 광섬유를 포함한다. Laser pointing device according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, an apparatus used in conjunction with the endoscope surgical instrument or one end of the endoscope, a laser diode for oscillating the laser; A coupling lens for focusing the laser oscillated at the laser diode; And an optical fiber that provides a path of travel of the laser beam through the coupling lens.

상기 레이저 포인팅 장치는 상기 광섬유로부터 빠져나오는 레이저를 상기 광섬유의 길이 방향과 평행하게 진행시키는 프런트 렌즈를 더 포함할 수 있다. The laser pointing device may further include a front lens for advancing the laser exiting the optical fiber in parallel with the longitudinal direction of the optical fiber.

상기 레이저가 빠져나오는 상기 광섬유의 선단은 볼록하게 가공될 수 있다. The tip of the optical fiber exiting the laser can be processed convexly.

상기 레이저 포인팅 장치는 상기 내시경 수술 기구 또는 내시경과 일체로 형성될 수 있다.The laser pointing device may be integrally formed with the endoscope surgical instrument or the endoscope.

본 발명에 따른 레이저 포인팅 장치는 시술하는 환부 내에 레이저 상을 맺히게 할 수 있으므로, 최종 목표 위치(수술 환부)와 현재 내시경 수술 기구 또는 내시경이 향하고 있는 위치에 대해 시각적으로 피드백 받을 수 있으며, 내시경 카메라를 통해 환부 내에 내시경 수술 기구 또는 내시경의 자세를 인식할 수 있도록 하는 효과가 있다.Since the laser pointing device according to the present invention may cause a laser image to be formed in the affected part, the laser pointing device may visually receive feedback about the final target position (surgical affected part) and the position of the current endoscope surgical instrument or the endoscope facing the endoscope camera. Through the endoscope there is an effect to recognize the position of the endoscope surgical instrument or endoscope.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 레이저 포인팅 장치에 대하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, a laser pointing apparatus according to preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 포인팅 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 1 is a view schematically showing the configuration of a laser pointing device according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 레이저 포인팅 장치(300)는 레이저 다이오드(310), 커플링 렌즈(320) 및 광섬유(330)를 포함하며, 선택적으로 광섬유(330)의 선단에 구비되는 프런트 렌즈(340)를 더 포함한다. Referring to FIG. 1, the laser pointing device 300 of the present invention includes a laser diode 310, a coupling lens 320, and an optical fiber 330, and optionally a front lens provided at the front end of the optical fiber 330. 340 is further included.

레이저 다이오드(310)는 광섬유(330) 방향으로 레이저를 발진하며, 소형이고 비교적 값이 싸며, 응답속도가 빠를 뿐만 아니라 제어하기 쉽다는 장점을 갖는다. 레이저 다이오드(310)의 구동을 위해, 전원(312)이 연결되며, 상기 전원(312)의 제어를 위한 스위치(314)가 구비될 수 있다. The laser diode 310 oscillates the laser in the direction of the optical fiber 330, and has the advantages of being compact and relatively inexpensive, having a fast response speed and being easy to control. In order to drive the laser diode 310, a power source 312 is connected, and a switch 314 for controlling the power source 312 may be provided.

커플링 렌즈(320)는 레이저 다이오드(310)의 전면에 배치되어, 레이저 다이 오드(310)에서 발진된 레이저의 초점을 맞춰서, 광섬유(330) 내부로 진행시킨다. 레이저 다이오드(310)에서 출력된 레이저는 수직축과 수평축으로 그 각이 다르지만 대략 20 내지 40도의 발산 각을 가지고 퍼진다. 이를 평행하게 진행시키기 위해, 볼록 렌즈로 구성된 커플링 렌즈(320)가 사용된다. 커플링 렌즈(320)는 레이저를 측면으로 확산시키지 않으면서, 광섬유(330) 방향으로 진행시키므로 광효율을 높일 수 있다. 커플링 렌즈(320)의 직경은, 제한됨이 없이, 예를 들어, 2mm 이하가 될 수 있다. The coupling lens 320 is disposed on the front surface of the laser diode 310 to focus the laser oscillated by the laser diode 310 and to proceed into the optical fiber 330. The laser output from the laser diode 310 is spread with a divergence angle of approximately 20 to 40 degrees, although the angle is different in the vertical axis and the horizontal axis. In order to advance this in parallel, a coupling lens 320 consisting of a convex lens is used. The coupling lens 320 may increase the light efficiency because the coupling lens 320 is advanced toward the optical fiber 330 without diffusing the laser laterally. The diameter of the coupling lens 320 may be, for example and not limited to, 2 mm or less.

광섬유(330)는 커플링 렌즈(320)를 통과한 레이저의 진행 경로를 제공하며, 전반사를 통해 레이저가 광섬유(330) 내부를 진행하여, 광섬유(330)의 선단까지 이동하도록 한다. 광섬유(330)는 보통 중앙 코어(core) 부분의 외주를 클래딩(cladding) 부분이 감싸는 이중원기둥 구조를 가지며, 코어 부분의 굴절률이 클래딩의 굴절률보다 더 높게 구성되어, 레이저가 코어 부분에 집속되어 잘 빠져나가지 않고 진행할 수 있도록 한다. 클래딩 부분의 외주에는 외부 충격으로부터 광섬유(330)를 보호하기 위해 합성수지 피복이 입혀질 수 있다. The optical fiber 330 provides a traveling path of the laser passing through the coupling lens 320, and the laser moves through the total reflection to the front end of the optical fiber 330 through total reflection. The optical fiber 330 usually has a double-cylindrical structure in which the cladding portion surrounds the outer periphery of the central core portion, and the refractive index of the core portion is higher than the refractive index of the cladding, so that the laser is focused on the core portion. Allow them to proceed without exiting. The outer circumference of the cladding portion may be coated with a synthetic resin coating to protect the optical fiber 330 from external impact.

광섬유(330)의 길이는 특별히 제한적이지 않으며, 내시경 수술 기구(200)의 길이에 따라 상응하는 길이로 조절하여 제조할 수 있다. 또한, 광섬유(330)의 직경은, 커플링 렌즈(320)의 직경보다 작게 제조되는 것이 바람직하며, 제한됨이 없이, 예를 들어, 1mm 이하가 될 수 있다. The length of the optical fiber 330 is not particularly limited, and may be manufactured by adjusting the corresponding length according to the length of the endoscope surgical instrument 200. In addition, the diameter of the optical fiber 330 is preferably made smaller than the diameter of the coupling lens 320, without being limited, for example, may be 1mm or less.

또한, 광섬유(330)의 내부를 진행하여 빠져나오는 레이저가 확산되지 않도록, 광섬유(330)의 선단은 볼록하게 가공될 수 있다. In addition, the tip of the optical fiber 330 may be convexly processed so that the laser beam exiting the inside of the optical fiber 330 is not diffused.

프런트 렌즈(340)는 광섬유(330)로부터 빠져나오는 레이저가 확산되지 않고 광섬유(330)의 길이 방향과 평행하게 진행하도록 한다. 프런트 렌즈(340)가 구비되지 않더라도, 광섬유(330)의 선단을 빠져나오는 레이저에 의해 내시경 수술 기구(300)의 위치가 파악될 수 있으나, 프런트 렌즈(340)를 구비하면, 보다 선명하게 물체면에 맺히는 레이저의 상이 파악될 수 있다. 또한, 물체면에 맺히는 레이저 상의 크기는 프런트 렌즈(340)의 직경과 초점거리를 조절하여, 제어할 수 있다. 프런트 렌즈(340)는 커플링 렌즈(320)와 같이 볼록 렌즈로 구성될 수 있으며, 그 직경은, 제한됨이 없이, 예를 들어, 2mm 이하가 될 수 있다. The front lens 340 allows the laser exiting from the optical fiber 330 to travel in parallel with the longitudinal direction of the optical fiber 330 without being diffused. Although the front lens 340 is not provided, the position of the endoscope surgical instrument 300 can be determined by the laser exiting the tip of the optical fiber 330. However, when the front lens 340 is provided, the object surface is more clearly provided. The image of the laser condensed on can be identified. In addition, the size of the laser image formed on the object surface may be controlled by adjusting the diameter and the focal length of the front lens 340. The front lens 340 may be configured as a convex lens, such as the coupling lens 320, the diameter can be, for example, without limitation, 2mm or less.

도 2는 도 1에 도시한 레이저 포인팅 장치를 구비한 내시경 수술 기구의 구성을 도시한 도면이다. FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of an endoscope surgical instrument having the laser pointing device shown in FIG. 1.

도 2를 참조하면, 본 발명의 레이저 포인팅 장치(300)를 구비한 내시경 수술 기구(100)는, 내시경 수술 기구(200)와, 상기 내시경 수술 기구(200)의 일단에 결합하며, 레이저를 발진하여 상기 내시경 수술 기구(200)가 향하는 위치를 표시하는 레이저 포인팅 장치(300)를 포함한다. 2, the endoscope surgical instrument 100 having the laser pointing device 300 of the present invention is coupled to an endoscope surgical instrument 200 and one end of the endoscope surgical instrument 200, and oscillates a laser. It includes a laser pointing device 300 for displaying the position toward which the endoscope surgical instrument 200 is directed.

내시경 수술 기구(200)의 형상은 도면에 표시된 것에 한정되지 않고, 복강경, 흉강경, 관절경 등에 따라 적합한 용도의 기구가 사용될 수 있다. The shape of the endoscope surgical instrument 200 is not limited to that shown in the drawings, and a device suitable for use according to laparoscopic, thoracoscopic, arthroscopic, etc. may be used.

레이저 포인팅 장치(300)는 레이저 다이오드(310), 커플링 렌즈(320) 및 광섬유(330)를 포함하며, 상세한 구성은 도 1을 참조하여 설명한 바와 같다. The laser pointing device 300 includes a laser diode 310, a coupling lens 320, and an optical fiber 330, and the detailed configuration is as described with reference to FIG. 1.

레이저 포인팅 장치(300)는 사용 용도 및 크기 등에 따라 내시경 수술 기구(200)의 외면에 부착하여 사용하거나, 내시경 수술 기구(200)와 일체로 제조될 수 있다. 예를 들어, 내시경 수술 기구(200)의 두께가 대략 5mm 정도인 경우, 직경 2mm 이하의 커플링 렌즈(320), 광섬유(330) 및 프런트 렌즈(340) 등은 내시경 수술 기구(200) 내부에 삽입될 수 있다. The laser pointing device 300 may be attached to the outer surface of the endoscope surgical instrument 200 according to the use purpose and size thereof, or may be manufactured integrally with the endoscope surgical instrument 200. For example, when the endoscope surgical instrument 200 has a thickness of about 5 mm, the coupling lens 320, the optical fiber 330, and the front lens 340 having a diameter of 2 mm or less may be disposed inside the endoscope surgical instrument 200. Can be inserted.

내시경 수술 기구(200)에 레이저 포인팅 장치(300)가 구비되면, 시술자는 내시경 수술 기구(200)의 현재 위치를 레이저에 의해 파악할 수 있으며, 목표 위치까지의 거리를 파악할 수 있다. 또한, 지렛대 작동에 의해, 내시경 수술 기구(200)의 상하좌우 이동 동작에 혼란이 발생하더라도, 시술자의 움직임과 레이저의 움직임을 대비 판단하여, 혼동을 최소화할 수 있다. 이에 따라, 시술자의 수술 정밀도가 향상될 수 있다. When the laser pointing device 300 is provided in the endoscope surgical instrument 200, the operator may determine the current position of the endoscope surgical instrument 200 by a laser and determine the distance to the target position. In addition, by the lever operation, even if confusion occurs in the up, down, left and right movement operation of the endoscope surgical instrument 200, by contrast to determine the movement of the operator and the laser movement, it is possible to minimize the confusion. Accordingly, the surgical precision of the operator can be improved.

도 3은 도 1에 도시한 레이저 포인팅 장치를 구비한 내시경이 사용되는 상태를 도시한 도면이다.3 is a view illustrating a state in which an endoscope equipped with the laser pointing device shown in FIG. 1 is used.

도 3을 참조하면, 본 발명의 레이저 포인팅 장치(300)는 위장내시경(400)의 일단에 부착 또는 일체화 되고, 위 내에 삽입된 상태로 레이저를 발진하여 위장내시경(400)의 위치를 표시한다. 본 발명의 레이저 포인팅 장치(300)가 결합할 수 있는 내시경은 위장내시경(400)에 한정되지 않으며, 예를 들어, 대장내시경 등이 사용될 수 있다. Referring to FIG. 3, the laser pointing device 300 of the present invention is attached to or integrated with one end of the gastroscope 400 and oscillates the laser in the inserted state to indicate the position of the gastroscope 400. The endoscope that can be coupled to the laser pointing device 300 of the present invention is not limited to the gastroscope endoscope 400, for example, colonoscopy, etc. may be used.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 단지 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, And additions should be considered as falling within the scope of the following claims.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 포인팅 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 1 is a view schematically showing the configuration of a laser pointing device according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1에 도시한 레이저 포인팅 장치를 구비한 내시경 수술 기구의 구성을 도시한 도면이다. FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of an endoscope surgical instrument having the laser pointing device shown in FIG. 1.

도 3은 도 1에 도시한 레이저 포인팅 장치를 구비한 내시경이 사용되는 상태를 도시한 도면이다. 3 is a view illustrating a state in which an endoscope equipped with the laser pointing device shown in FIG. 1 is used.

Claims (4)

내시경 수술 기구 또는 내시경의 일단에 결합하는 레이저 포인팅 장치로서, A laser pointing device coupled to one end of an endoscope surgical instrument or endoscope, 레이저를 발진하는 레이저 다이오드; A laser diode for oscillating a laser; 상기 레이저 다이오드에서 발진된 레이저의 초점을 맞추는 커플링 렌즈; 및A coupling lens for focusing the laser oscillated at the laser diode; And 상기 커플링 렌즈를 통과한 레이저의 진행 경로를 제공하는 광섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 포인팅 장치.And an optical fiber for providing a path of travel of the laser beam through the coupling lens. 제 1 항에 있어서, 상기 레이저 포인팅 장치는 상기 광섬유로부터 빠져나오는 레이저를 상기 광섬유의 길이 방향과 평행하게 진행시키는 프런트 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 포인팅 장치.The laser pointing device of claim 1, wherein the laser pointing device further comprises a front lens for advancing the laser beam exiting from the optical fiber in parallel with the longitudinal direction of the optical fiber. 제 1 항에 있어서, 상기 레이저가 빠져나오는 상기 광섬유의 선단은 볼록하게 가공된 것을 특징으로 하는 레이저 포인팅 장치. The laser pointing device according to claim 1, wherein the tip of the optical fiber from which the laser exits is convexly processed. 제 1 항에 있어서, 상기 레이저 포인팅 장치는 상기 내시경 수술 기구 또는 내시경과 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 포인팅 장치.The laser pointing device of claim 1, wherein the laser pointing device is integrally formed with the endoscope surgical instrument or the endoscope.
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