KR20120120116A - 최소 침습 수술에서 조직의 절개, 절단, 절제를 위한 레이저의 조정 및 레이저의 포커싱을 제공하는 장치, 시스템, 및 방법 - Google Patents

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스네할 파텔
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Abstract

본 발명은 레이저의 조정 및 포커싱을 제공하는 장치, 시스템과 방법에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 최소 침습 수술에서 조직의 절개, 절단, 절제를 위한 레이저의 조정 및 포커싱을 제공하는 장치, 시스템과 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 장치는 인체 안에 삽입되기 위해 구현되는 구조체 안에 제공된 빛을 굴절 시키거나 회절 시키는 옵티컬소자를 포함하고, 적어도 하나의 옵티컬(optical) 소자는 제1의 각으로 빛을 수신받도록 구현되며, 광학축을 기준으로 제1의 각과 다른 제2의 각으로 굴절광 및/또는 회절광을 생성하도록 구현되며, 옵티컬(optical) 소자를 제어하기 위해 형성된 동작 배열을 포함할 수 있으며, 상기 동작 배열은 구조체 안에 부분적으로 제공됨을 특징으로 할 수 있다.

Description

최소 침습 수술에서 조직의 절개, 절단, 절제를 위한 레이저의 조정 및 레이저의 포커싱을 제공하는 장치, 시스템, 및 방법{APPARATUS, SYSTEM AND METHOD FOR PROVIDING LASER STEERING AND FOCUSING FOR INCISION, EXCISION AND ABLATION OF TISSUE IN MINIMALLY-INVASIVE SURGERY}
본 발명은 레이저의 조정 및 포커싱을 제공하는 장치, 시스템과 방법에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 최소 침습 수술에서 조직의 절개, 절단, 절제를 위한 레이저의 조정 및 포커싱을 제공하는 장치, 시스템과 방법에 관한 것이다.
종래의 C02 레이저의 사용이 잘 설립되었고, 효과적이고 정확한 스칼펠로써 간주될 수 있을지라도, 그것은 아마 여전히 주로 외과 의사가 조직에 직접적으로 접근하는 수술에는 크게 제한됩니다. (Polanyi, BredemeLHc et al. 1970, Jako 1972, Mihashi, Jako et al. 1976, Garden, Obanion et al. 1988 참고). 다른 레이저보다 나은 C02 레이저의 특별한 장점은 그것이 대부분의 생물학적 조직의 주요 부품인 물에 쉽게 흡수될 수 있다는 것이다. 이것은 예를 들면 결정적 해부학적 구조 근처에 수술을 위해 C02 레이저를 특히 유용하게 하면서, 인접하는 일반 조직에 최소한으로 열 확산과 부상을 발생시킨다.
C02 레이저는 또한 아마 종양으로부터 블리딩과 임파액 전이의 위험을 최소로 하면서, 작은 혈관과 림프관을 밀봉하는데 사용될 수 있다. 적절한 외과적 광학으로, C02 레이저의 조직 상호 작용은 아마 경화를 절충하는 것 없이 기능을 보존하고 일반 조직에 최소 상처를 남기며, 종양의 정확한 절제를 위해 유용하게 이용될 수 있다.그러나, C02 레이저의 예시적 단점은 공기와 다른 어떤 매체에서 이동하기 위한 그것의 빔의 가능성 있는 무능과 관련될 수 있다. C02 레이저 빔이 아마 글라스 또는 종래 광섬유를 따라 전송될 수 없기 때문에, 그것의 사용은 아마 일반적으로 "가시선(line of sight)" 응용으로 제한되었으며, 그것이 움푹한 공기 충진, 연속하는 단단한 도구 또는 내시경을 통과될 수 있다. 그러므로, 이 기술과 C02 레이저의 내시경 적용은 아마 예를 들면 입, 인두, 후두 그리고 경부의 종양의 처리로 제한되었다.
또한, 수단 파이버 광학에 의한 체강으로의 어떤 수술용 레이저 광의 송출은 아마 근거리 지역에 대한 사용으로 제한 될 것이다. 예를 들어, 전력 밀도를 높게 유지하기 위해 조직에게 광섬유의 말초부를 가져감으로써, 그와 같은 레이저 빔의 탄력적 가변적이고 정확한 조정을 용이하게 하기는 매우 어려울 수 있다.
C02 레이저와 다른 수술용 레이저에 대한 내시경 적용을 위한 장치는 개선과 향상을 겪었지만, 불리한 해부학적 특징을 가진 환자의 후두와 인두에 대한 접근은 여전히 문제를 가지고 있다. 종래 기술의 이러한 제한은 주로 종양이 상대적으로 예를 들면 내시경 C02 레이저 장치를 가진 외과수술상의 적출을 위해 접근하기가 어려울 수 있는 환자와 같은, 수많은 환자에 거부되는 일정한 수술의 잠재적 혜택에 대한 책임이 있을 수 있다.
따라서, 많은 이러한 환자는 종래 수술이 환자의 삶의 품질에 미칠 수 있는 잠재적이고 압도적인 영향을 회피하기 위해, 화학 요법을 가진 방사를 포함하는 비수술 옵션을 이용하여 처리되었다. 그러나, 그와 같은 비수술 "보존한 기관(organ preserving)" 접근의 사용은 아마 치료 후에 살아남은 환자의 삶을 변경시킬 수 있는 영구적이고 중요한 부작용의 원인이 될 수 있다.
현재, 수술의 C02 레이저 (그리고 다른 레이저)을 위한 보다 폭넓게 사용된 분만 방법 중 하나는 아마 회전 팔을 통해 수술 현미경과 짝을 이뤄 작동하는 소형조종기로 에너지를 전달할 수 있는 레이저 소스를 포함하는 "가시선(line of sight)" 시스템이다. 예를 들면, 레이저 빔을 제한된 공간에 제공하는 것을 용이하게 할 수 있는 C02 수술용 레이저를 위한 중공 코어 섬유 광학 전달 시스템은 하르트 Temelkuran 등에 의해 기술되었다. (Temelkuran, Hart et al. 2002 참고)기술된 것처럼, 광섬유는 레이저 소스에서 "레이저 스칼펠(scalpel)"으로서 이용될 수 있는 그것의 말단부로 광을 전송한다.
그러나, 광섬유 수송 기술의 사용은 가시선(line-of-sight) 기술이 가진 한계점을 일부 가질 수 있으므로, 완전히 이상적이지 않다. 덧붙여, 광섬유 수송 기술은 일정한 다른 문제를 가질 수도 있다. 예를 들면, 가시선(line-of-sight) 전달 기술에 유사하게, 그것이 제한된 공간에 사용되는 것이라면 광섬유 수송 기술을 이용하는 장치를 외부에서 조작하는 것은 중요할 수 있다.
덧붙여, 광섬유를 빠져나온 레이저 빔은 갈라지기 때문에, 파이버는 조직을 절개하거나 제거하기 위해 아마 정확히 조직 근처에 위치되어야 한다.파이버가 (예를 들면, 하나 이상 밀리미터)멀리 떨어져서 위치되면, 전력 밀도는 아마 낮아 질 것이고, 레이저 스칼펠(scalpel)는 효과 없게 될 수 있다. 그러나, 파이버 끝이 조직에 접촉하면, 그것은 타버리거나 방해될 수 있다.
또한, 체강 안에서 파이버의 정확한 작동은 좁고 사방이 막힌 공간에서 평평하지 않은 조직 표면을 움직이는 핸드 헬드 광섬유를 통해 조정되는 레이저를 이용하여 일정한 높이의 절개를 유지하는 어려움 때문에 내시경 외과 의사에 대한 도전 일 수 있다. 더욱이, 복합적 전기 기계 시스템은 원격으로 제어되는 레이저 빔을 제공할 필요가 있다.
아마 내시경 이용에 적합할 수 있는 차원을 가지는 스캐너는 기술되어 진다. (Fountain and Knopp 1992; Dohi, Sakuma et al. 2003; Wu, Conry et al. 2006; and Tsia, Goda et al. 2009 참고). 많은 이러한 장치는 특히 내시경 이미지화를 위해 처음 설계되었고, 다음에 단지 조직 변경을 수행하기 위해 고려되었고 변경되었다.
그러나, 영상 스캐너와 수술용 레이저 스캐너의 기술적 요구사항은 일반적으로 똑같은 것이지 않지만, 오히려 매우 다를 수도 있다. 영상 스캐너가 정규적 주사 패턴이 이미지를 생성하도록 일반적으로 요구할 수 있는 반면에, 수술용 레이저 스캐너는 전형적 레이저 수술 패턴에 관련된 별개 인접하고 멀리 떨어져 있는 지점에 접근하기 위해 일반적으로 스캐너의 임의적이고 정확한 변화를 이용할 수 있다.
그러므로 외과 수술을 위해 제공된 종래의 장치는 인체 외부에서의 스캐너의 광학과 기계적인 제어를 외부적이게 하는 것이 묘사된다. (Fountain and Knopp 1992 참고).
내시경 장치는 인체 안에 삽입되기 위해 설계된 광학으로, 그러나 인체 밖에서 기계적인 제어를 할 수 있다고 묘사될 수 있다. (Dohi, Sakuma et al. 2003; Wu, Conry et al. 2006 참고).
이러한 시스템은 외부 모터에서부터 내부 광학까지 힘의 원격전송과 관련된 공간적 시간적 부정확성과 같은 제한과 문제를 가지고 있다. 덧붙여, 기계적인 이동 없이 알려진 바에 따르면 원칙적으로 레이저 수술에 사용될 수 있고, 내재될 수 있는 이미징 장치가 제공될 수 있다. (Tsia, Goda et al. 2009 참고).
그러나, 이 장치는 가변 파장 레이저를 요구하고, C02 레이저와 같이 수술용 레이저와 함께 동작할 수 없을 것이다.
본 발명의 목적은 최소 침습 수술용 장치, 시스템, 방법을 제공하는데 있다.
또한 본 발명의 목적은 탄력적이거나 단단한 도관에 의해 상대적으로 가까이 가기 어려운 본체 구멍으로 인도된 레이저의 정확한 촉진을 용이하게 하는 장치, 시스템, 방법을 제공하는데 있다.
더 나아가, 본 발명의 목적은 체강에서 레이저의 실시간 3차원적인 제어를 용이하게 하면서, 작동의 다양한 깊이를 수용하기 위한 조직의 빔의 초점을 조정할 수 있도록 형성되거나 구조화된 장치, 시스템, 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 장치는 적어도 하나의 빛을 굴절시켜 굴절광을 생성하거나, 회절시켜 회절광을 생성하는 적어도 하나의 옵티컬 소자; 인체 안에 삽입되기 위해 구현되며, 상기 옵티컬 소자는 구조체 안에 제공되고, 옵티컬 소자는 적어도 하나의 빛을 제1의 각으로 수신 받도록 구조되며, 적어도 하나의 상기 굴절광 또는 상기 회절광을 상기 제1의 각과는 다른 제2의 각으로 생성하는 적어도 하나의 구조체; 및 상기 옵티컬소자를 제어하고, 적어도 하나의 상기 굴절광 또는 상기 회절광의 상기 제2의 각을 변경하고, 상기 구조체 안에 부분적으로 위치되는 동작 배열;을 포함할 수 있다.
상기 빛은 레이저 빛일 수 있다.
상기 제2의 각이 일정할 수 있다.
상기 옵티컬 소자는 복수이고, 적어도 두 개의 옵티컬 소자는 굴절광 또는 회절광을 생성함을 특징으로 할 수 있다.
상기 옵티컬 소자는 프리즘 혹은 그레이팅(grating)임을 특징으로 할 수 있다.
상기 옵티컬 소자는 가변성 공간 주파수의 그레이팅(grating)임을 특징으로 할 수 있다.
상기 옵티컬 소자는 음향 광학 그레이팅(grating) 임을 특징으로 할 수 있다.
상기 옵티컬 소자는 고정 그레이팅(grating) 임을 특징으로 할 수 있다.
상기 고정 그레이팅(grating)는 홀로그래픽 전달 그레이팅(grating) 혹은 블레이즈드 그레이팅(blazed grating) 중 하나임을 특징으로 할 수 있다.
상기 동작 배열은 적어도 하나의 옵티컬 소자를 제어하고, 상기 굴절광 또는 상기 회절광의 제2의 각 및 광학축을 기준으로 상기 제2의 각과 다른 제3의 각을 변경함을 특징으로 할 수 있다.
상기 동작 배열은 수동적으로, 기계적으로, 전기적으로, 전기기계적으로, 원격 조작으로 중 하나의 방식으로 제어됨을 특징으로 할 수 있다.
상기 동작 배열은 기계적인 배열에 의해 부분적으로 제어됨을 특징으로 할 수 있다.
상기 빛을 제공하는 광섬유 구성을 더 포함함을 특징으로 할 수 있다.
상기 광섬유 구성은 상기 적어도 하나의 옵티컬 소자에 적어도 하나의 빛을 수송함을 특징으로 할 수 있다.
상기 적어도 하나의 옵티컬 소자에 광학적으로 관련된 적어도 하나의 렌즈를 더 포함함을 특징으로 할 수 있다.
적어도 하나의 옵티컬 소자는 복수의 옵티컬 소자이고, 상기 렌즈는 옵티컬 소자들 사이의 광파로를 제공함을 특징으로 할 수 있다.
상기 렌즈는 적어도 하나의 옵티컬 소자와 광섬유 구성 사이의 광파로에 제공됨을 특징으로 할 수 있다.
적어도 하나의 렌즈는 광파로에 옵티컬 소자 뒤에 제공됨을 특징으로 할 수 있다.
적어도 하나의 빛을 제공하며, 상기 구조체 안에 타겟 조직으로 적어도 하나의 굴절광 또는 회절광의 수송의 깊이를 조정하는 배열을 더 포함함을 특징으로 할 수 있다.
상기 배열은 제거 레이저, 절개 레이저, 절제 레이저 중 하나를 포함함을 특징으로 할 수 있다.
인체 안에 제공되고, 구조체 안에 타겟 조직으로부터 또 다른 빛을 수신받는 수신 배열을 더 포함함을 특징으로 할 수 있다.
상기 빛은 가시광임을 특징으로 할 수 있다.
수신 배열은 광 검출기를 포함함을 특징으로 할 수 있다.
상기 광검출기는 CCD, 광섬유 번들, 상보형 CMOS 검출기 중 하나임을 특징으로 할 수 있다.
타겟 조직에 적어도 하나의 빛을 제공하고, 인체 안에서 동작하는 추가 배열을 더 포함함을 특징으로 할 수 있다.
상기 수신 배열은 타겟 조직의 적어도 하나의 이미지를 제공하며, 사용자 컨트롤, 자동적으로 중 하나의 방식으로 적어도 하나의 빛의 애플리케이션의 비주얼 컨트롤을 실행하는 특별한 배열을 더 포함함을 특징으로 할 수 있다.
적어도 하나의 구조체에 적어도 하나의 빛을 전달하고, 인체로부터 외부에 위치하는 외부 구성을 더 포함함을 특징으로 할 수 있다.
상기 외부 구성은 연속적으로 혹은 동시에 빛의 주파수를 제어함을 특징으로 할 수 있다.
상기 외부 구성은 가변 파장 레이저 배열을 포함함을 특징으로 할 수 있다.
회전 모션에서 빛을 이동시키기 위해 분산요소가 회전하는 동안에, 특정 파장 의존 각도에서 방사의 방향으로 빛의 방향을 바꾸거나, 빛을 분산시키는 분산 요소를 더 포함함을 특징으로 할 수 있다.
상기 외부 구성은 방사상으로 적어도 하나의 빛을 움직이기 위해 적어도 하나의 빛의 파장을 조정하거나, 상기 분산 소자는 적어도 하나의 빛을 움직이기 위해 회전함을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 또 다른 장치는 적어도 하나의 빛을 반사시키는 적어도 두개의 옵티컬 소자; 인체 안에 삽입되는 적어도 하나의 구조체;를 포함하며, 상기 옵티컬 소자는 적어도 하나의 구초제 안에 제공되고, 상기 옵티컬 소자의 제1 구조는 제1의 각으로 적어도 하나의 빛을 수신하기 위해 위치시키거나 제어하고, 광학축을 기준으로 상기 제1의 각과 다른 제2의 각으로 제1의 반사광을 생성하며, 상기 옵티컬 소자의 제2 구조는 상기 제1의 반사광을 수신하기 위해 구현되고, 광학축을 기준으로 상기 제2의 각과 다른 제3의 각으로 제2의 반사광을 생성함을 특징으로 할 수 있다.
하나의 빛의 상기 제2의 각 혹은 상기 제3의 각을 변경하기 위해 제1의 구조 혹은 제2의 구조를 제어하는 상기 동작 배열을 더 포함하며, 상기 동작 배열은 상기 구조체 안에 부분적으로 위치함을 특징으로 할 수 있다.
옵티컬 소자의 제3 구조는 적어도 하나의 제2의 반사광을 수신받기 위해 위치시키거나 제어하며, 광학축을 기준으로 제3의 각과 다른 제4의 각으로 제3의 반사광을 생성함을 특징으로 할 수 있다.
옵티컬 소자의 제4 구조는 적어도 하나의 제3의 반사광을 수신받기 위해 위치시키거나 제어하며, 광학축을 기준으로 제4의 각과 다른 제5의 각으로 제4의 반사광을 생성함을 특징으로 할 수 있다.
제5의 각을 변경하기 위해 옵티컬 소자의 제1 구조 혹은 제2 구조를 제어하는 동작 배열을 더 포함하며, 상기 동작 배열은 상기 구조체 안에 부분적으로 위치함을 특징으로 할 수 있다.
상기 제2 구조는 제2의 반사광을 생성하며, 원통 모양임을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1 구조 또는 상기 제2 구조 중 하나는 원뿔 모양을 포함함을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1 구조는 원뿔 거울을 포함함을 특징으로 할 수 있다.
상기 제2 구조는 원뿔 섹션 거울을 포함함을 특징으로 할 수 있다.
상기 제3 구조 또는 상기 제4 구조 중 하나는 포물선 모양임을 특징으로 할 수 있다.
상기 제3 구조는 포물선 섹션 거울을 포함함을 특징으로 할 수 있다.
제4 구조는 포물선 거울을 포함함을 특징으로 할 수 있다.
상기 빛은 레이저 빛임을 특징으로 할 수 있다.
상기 제2의 각은 균일함을 특징으로 할 수 있다.
상기 동작 배열은 반사광의 제2의 각과 반사광의 제3의 각을 변경하기 위해 옵티컬 소자 중 하나를 제어하며, 상기 제3의 각은 광학축을 기준으로 제2의 각과 다르며, 상기 제1의 각 및 상기 제2의 각은 균일함을 특징으로 할 수 있다.
상기 동작 배열은 수동적으로, 기계적으로, 전기적으로, 전기기계적으로, 원격조작으로 중 하나의 방식으로 제어됨을 특징으로 할 수 있다.
상기 동작 배열은 기계적인 배열에 의해서 부분적으로 제어됨을 특징으로 할 수 있다.
상기 빛을 제공하는 광섬유 구성을 더 포함함을 특징으로 할 수 있다.
상기 광섬유 구성은 적어도 하나의 옵티컬 소자에 빛을 전달함을 특징으로 할 수 있다.
옵티컬 소자와 광학적으로 관련된 적어도 하나의 렌즈를 더 포함함을 특징으로 할 수 있다.
상기 렌즈는 옵티컬 소자들 사이에 광파로에 위치함을 특징으로 할 수 있다.
상기 렌즈는 적어도 하나의 옵티컬 소자와 광섬유 구성 사이의 광파로에 위치함을 특징으로 할 수 있다.
상기 렌즈는 광파로의 상기 옵티컬 소자 뒤에 위치함을 특징으로 할 수 있다.
적어도 하나의 빛을 제공하고, 구조체 안의 타겟 조직을 향해 반사광의 수송 깊이를 조정하는 또 다른 배열을 포함함을 특징으로 할 수 있다.
상기 배열은 제거 레이저, 절개 레이저, 절제 레이저 중 하나를 포함함을 특징으로 할 수 있다.
인체 안에 위치하며, 구조체 안에 타겟 조직으로부터 빛을 수신 받는 수신 배열을 더 포함함을 특징으로 할 수 있다.
빛은 가시광임을 특징으로 할 수 있다.
상기 수신 배열은 광 검출기를 포함함을 특징으로 할 수 있다.
상기 광 검출기는 CCD, 광섬유 번들, 상보형 CMOS 검출기 중 하나를 포함함을 특징으로 할 수 있다.
인체 안에 위치하고, 타겟 조직에 빛을 제공하는 또 다른 배열을 더 포함함을 특징으로 할 수 있다.
상기 수신 배열은 타겟 조직의 이미지를 제공하고, 사용자 컨트롤, 자동적으로 중 하나의 방식으로 적어도 하나의 빛의 애플리케이션의 비주얼 컨트롤을 실행하는 특별한 배열을 더 포함함을 특징으로 할 수 있다.
구조체를 향해 빛을 전달하고, 인체 밖에 위치하는 외부 구성을 더 포함함을 특징으로 할 수 있다.
상기 외부 구성은 순차적으로 혹은 동시에 빛의 주파수를 제어함을 특징으로 할 수 있다.
상기 외부 구성은 가변 파장 레이저 배열을 포함함을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 방법은 인체 안에 한 부분을 비추는 패턴을 정의하는 제1 단계 및 동작 배열을 이용하고, 상기 패턴에 기초하여 빛을 굴절시키거나 회절시키며, 하우징 안에 제공되는 옵티컬소자를 제어하는 제2 단계를 포함하며, 상기 하우징은 인체 안에 삽입되며, 상기 동작 배열은 인체 안에 삽입됨을 특징으로 할 수 있다.
적어도 하나의 빛을 제공하는 제3 단계를 더 포함함을 특징으로 할 수 있다.
상기 굴절광 또는 상기 회절광의 각을 변경하는 옵티컬 소자를 제어하는 제4 단계를 더 포함함을 특징으로 할 수 있다.
상기 구조체 안에 타겟 조직을 향해 상기 굴절광 또는 상기 회절광의 수송 깊이를 변경하기 위해 빛을 제어하는 제5 단계를 더 포함함을 특징으로 할 수 있다.
옵티컬 소자의 위치, 옵티컬 소자의 방향성, 굴절광, 회절광 중 하나를 모니터링하는 단계; 상기의 옵티컬 소자의 위치 혹은 방향성에 기초하여, 적어도 하나의 신호를 생성하는 단계 및 상기 신호에 기초하여 옵티컬 소자의 위치 혹은 옵티컬 소자의 방향성을 제어하는 단계를 더 포함함을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 접근 매체는 인체 안에 한 부분을 비추는 패턴을 정의하고, 동작 배열을 이용하고, 상기 패턴에 기초하여 빛을 굴절시키거나 회절시키도록 하우징 안에 제공되는 옵티컬 소자를 제어하는 하드웨어 처리 배열을 포함하며, 상기 하우징은 인체 안에 삽입되며, 상기 동작배열은 인체 안에 삽입됨을 특징으로 할 수 있다.
상기 처리 배열은 적어도 하나의 빛을 제공하는 소스 배열을 제어함을 특징으로 할 수 있다.
상기 처리 배열은 광학축을 기준으로 굴절광 또는 회절광의 각도를 변경하기 위해 광학소자를 제어함을 특징으로 할 수 있다.
상기 처리 배열은 빛의 특색을 보완하고, 인체 안에 타겟 위치로 굴절광 또는 회절광의 수송 깊이를 조정하기 위해 소스 배열을 제어함을 특징으로 할 수 있다.
상기 처리 배열은 반사광, 굴절광, 회절광, 옵티컬 소자 중 적어도 하나의 위치를 모니터링하고, 상기 위치 혹은 상기 방향에 기초하여 하나의 신호를 생성하고, 상기 신호에 기초하여 옵티컬 소자의 위치 혹은 방향을 제어함을 특징으로 수 있다.
본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 방법은 인체 안의 특정위치로부터 인체 안의 타겟 조직을 위치시키는 단계; 인체 안에 있는 하우징을 가진 특정 배열을 사용하여 타겟 조직과 비교하여 장치의 위치를 정하는 단계; 전기 자기적 방사선에 의해 절개된 경로를 조직의 이미지를 통하여 추적하기, 전기 자기적 방사선에 의해 야기된 영역을 정의하기, 실시간으로 전기 자기적 방사선의 위치를 제어하기 중 하나에 의해 컨트롤 데이터를 생성하는 단계; 및 상기 하우징 안에 위치한 동작 배열을 가지고, 상기 컨트롤 데이터에 기초하여, 반사광, 굴절광, 회절광 중 하나를 향하도록 하우징에 위치하는 옵티컬 소자를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
빛은 레이저 빛임을 특징으로 할 수 있다.
상기 경로는 예정 패턴을 기반으로 함을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 컴퓨터 접근 매체는 인체안의 특정위치로부터 인체 안의 타겟 조직을 위치시키고, 인체 안에 있는 하우징을 가진 특정 배열을 사용하여 타겟 조직과 비교하여 장치의 위치를 정하고, 전기 자기적 방사선에 의해 절개된 경로를 조직의 이미지를 통하여 추적하기, 전기 자기적 방사선에 의해 야기된 영역을 정의하기, 실시간으로 전기 자기적 방사선의 위치를 제어하기 중 하나에 의해 컨트롤 데이터를 생성하고, 상기 하우징 안에 제공된 적어도 하나의 동작 배열을 가지고, 상기 컨트롤 데이터에 기초하여, 반사광, 굴절광, 회절광 중 하나를 향하도록 하우징에 위치하는 옵티컬 소자를 제어하는 하드웨어 처리 배열을 포함하며, 레이저 조정 및 레이저 포커싱을 위한 컴퓨터 실행 명령어를 저장하고, 상기 하드웨어 처리 배열에 의해 실행될 수 있다.
상기 빛은 레이저 빛임을 특징으로 할 수 있다.
상기 경로는 예정 패턴을 기반으로 함을 특징으로 할 수 있다.
본 발명은 최소 침습 수술용 장치, 시스템, 방법에 관한 것으로써, 탄력적이거나 단단한 도관에 의해 상대적으로 가까이 가기 어려운 본체 구멍으로 인도된 레이저의 정확한 촉진을 용이하게 할 수 있다.
또한, 본 발명은 체강에서 레이저의 실시간 3차원적인 제어를 용이하게 하면서, 작동의 다양한 깊이를 수용하기 위한 조직의 빔의 초점을 조정할 수 있도록 형성되거나 구조화될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 내시경 레이저 스칼펠(scalpel) 시스템의 다이어그램이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 도 1의 내시경 레이저 스칼펠(scalpel) 시스템의 내시경 헤드를 스캐닝하는 레이저의 사시도이다.
도 3a는 본 발명의 일실시예에 따른 도 2의 레이저 스캐닝 내시경 헤드에 포함되는 옵티컬(optical) 소자의 측면도이다.
도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 도 3a의 옵티컬(optical) 소자를 이용하여 생성된 스캐닝 지오메트리의 설명이다.
도 4a는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 스캐닝 내시경 헤드에 포함되는 또 다른 옵티컬(optical) 소자의 스케치이다.
도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 도 4a의 옵티컬(optical) 소자에 의해 생성된 스캐닝 지오메트리의 설명이다.
도 5a는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 스캐닝 내시경 헤드에 포함되는 또 다른 옵티컬(optical) 소자의 스케치이다.
도 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 도 5a의 옵티컬(optical) 소자에 의해 생성된 스캐닝 지오메트리의 설명이다.
도 6a는 본 발명의 일실시예에 따르면 레이저 스캐닝 내시경 헤드에 포함되는 또 다른 옵티컬(optical) 소자의 스케치이다.
도 6b는 본 발명의 일실시예에 따른 도 6a의 옵티컬(optical) 소자에 의해 생성된 스캐닝 지오메트리의 설명이다.
도 7a는 본 발명의 일실시예에 따르면 레이저 스캐닝 내시경 헤드에 포함되는 또 다른 옵티컬(optical) 소자의 설명이다.
도 7b는 본 발명의 일실시예에 따른 도 7a의 옵티컬(optical) 소자에 의해 생성된 스캐닝 지오메트리의 설명이다.
도 8a는 본 발명의 일실시예에 따르면 레이저 스캐닝 내시경 헤드에 포함되는 또 다른 광학 구조의 설명이다.
도 8b는 본 발명의 일실시예에 따른 도 8a의 광학소자에 의해 생성된 스캐닝 지오메트리의 설명이다.
도 9a는 본 발명의 일실시예에 따른 내시경 레이저 스칼펠(scalpel) 장치와 헤드부의 절단부도이다.
도 9b는 본 발명의 일실시예에 따른 내시경 레이저 스칼펠(scalpel) 장치와 헤드부의 절단부도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 스캐닝 내시경 헤드의 측 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 포지셔닝 시스템을 제어하는 서보 기구의 사시도이다.
도 12a는 본 발명의 일실시예에 따른 스캐너 지오메트리의 설명이다.
도 12b는 본 발명의 일실시예에 따른 스캐너 지오메트리의 설명이다.
도 13a는 본 발명의 일실시예에 따른 장치 또는 배열에 의해 생성된 스캐닝 패턴의 이미지이다.
도 13b는 본 발명의 일실시예에 따른 스캐너 지오메트리의 설명이다.
도 13c는 본 발명의 일실시예에 따른 또 다른 스캐닝 패턴의 설명이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 장치의 측면도이다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 시스템의 블록도의 설명이다.
도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 방법의 흐름도이다.
도 17은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 방법의 흐름도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 발명은 미국 출원 번호 제61/242,202호를 원출원으로 우선권 주장을 하여 출원한다.
본 발명의 일실시예에 따른 최소 침습 수술에서 조직의 절개, 절단, 절제를 위해 포커스하거나(focus), 조정되는 레이저를 제공하기 위한 장치, 시스템, 절차를 제공한다.
본 발명의 구체적인 실시예에 따르면, 인체에 삽입되기 위해 형성될 수 있는 적어도 하나 구조에 제공된 광을 굴절 및/또는 분산하기 위해 형성될 수 있는 적어도 하나 옵티컬(optical) 소자를 포함할 수 있는 장치가 제공되며, 옵티컬(optical) 소자 중 적어도 하나가 제 1 의 각으로 광을 수신하고 광학 축을 기준으로 제 1 의 각과 다를 수 있는 제 2 의 각으로 굴절광 및/또는 회절광을 생성시키기 위해 구조화될 수 있다(옵티컬(optical) 소자의 센터를 통과한 일직선).
굴절광 및/또는 회절광의 제 2 의 각을 바꾸기 위해 옵티컬(optical) 소자 중 적어도 하나를 제어하도록 구성될 수 있는 예시적 작동배열은 또한 예를 들면 적어도 하나 구조 내에 부분적으로 제공되고 위치된다.
적어도 하나 광은 레이저 광일 수 있고 제 2 의 각은 균일할 수 있다. 옵티컬(optical) 소자의 적어도 두개는 굴절광 및/또는 회절광을 생성하기 위해 구조화될 수 있다.
본 발명의 일정한 대표적 실시예에 따르면, 적어도 하나의 예시적인 요소는 가변성 공간 주파수의 그레이팅(grating), 음향광학 그레이팅(grating), 고정 그레이팅(grating), 홀로그래픽 전달 그레이팅(grating), 광택 그레이팅, 기타 등과 같은 웨지(wedge) 또는 프리즘(prism) 및/또는 그레이팅(grating)일 수 있다. 배치는 제 2 의 각과 다른 굴절광 및/또는 회절광의 제 2 의 각과 굴절광 및/또는 회절광의 제 3 의 각을 바꾸기 위해 옵티컬(optical) 소자 중 하나를 최소한 제어하기 위해 한층 나아가서 형성될 수 있다. 제2의 각과 제3의 각은 균일할 수 있다.
작동배열은 전기기계적으로, 원격으로, 기계적으로, 전기적으로, 및/또는 수동으로 제어될 수 있다. 작동배열은 적어도 기계적 및/또는 전자기계적 배열에 의해 부분적으로 제어될 수 있다.
그것을 통한 적어도 하나 광을 제공하기 위한 광섬유 구성(설정, 구조)은 또한 본 발명의 일실시예에 따라서 제공될 수 있다. 예를 들면, 광섬유 광학 구성은 광을 옵티컬(optical) 소자의 적어도 하나로 전달 할 수 있도록 구현될 수 있다.
더 나아가 적어도 하나의 광학 요소와 광학적으로 관련된 적어도 하나 렌즈는 옵티컬(optical) 소자 사이에, 옵티컬(optical) 소자와 광섬유 구성 사이에 또는 광파로에서 옵티컬(optical) 소자 뒤와 같이, 제공될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 레이저 광을 제공하기 위해 구현되고, 예시적 구조의 타겟 조직에 굴절광 및/또는 회절광의 송출의 깊이를 조정할 수 있는 추가적 배열이 제공될 수 있다. 예를 들면, 추가적 배열은 제거 레이저, 절개 레이저 및/또는 절제 레이저를 포함할 수 있다.
인체 안에 제공되거나, 예시적 구조의 타겟 조직으로부터, 가시광과 같은, 적어도 하나 광을 추가적으로 수신 받기 위해 구현된 배치 수신이 또한 제공될 수 있다. 예를 들면, 배치 수신은 CCD (charged-coupled device), 광섬유 번들 및/또는 상보형 CMOS 검출기와 같은 적어도 하나의 광 검출기를 포함할 수 있고, 타겟 조직의 최소 하나 이미지를 제공하기 위해 구현될 수 있다.
또한, 추가적 광을 타겟 조직에게 제공하기 위해 구현될 수 있고 인체 내에 위치되기 위해 구현될 수 있는 추가적 배열이 제공될 수 있다. 자동적으로 예를 들어 (i) 사용자 컨트롤 및/또는 (ii)자동에 의해 광 활용 애플리케이션을 시각적으로 제어하는 것을 용이하게 할 수 있는 특별한 배열이 또한 제공될 수 있다. 덧붙여, 구조체에 빛을 전달하기 위해 구현된 외부구성이 인체 밖으로부터 제공되고 위치된다.
외부구성은 제시간에 연속적으로 및/또는 동시에 다중 주파수를 빛에 제공하기 위해 한층 나아가서 구현될 수 있다. 예를 들면, 외부구성은 가변 파장 레이저 배열 이거나, 가변 파장 레이저 배열을 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 적어도 하나의 분산적인 요소가 회전 운동에서 광을 움직이기 위한 분산성 요소의 회전 동안 방사 방향에서 특별한 파장 의존각으로 광을 회절 및/또는 굴절시키도록 구현될 수 있다. 예를 들면, 외부구성은 방사상으로 빛을 움직이기 위해 빛의 파장을 다양화하거나, 빛을 움직이기 위해 회전되도록 구현될 수 있다.
본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 레이저 광과 같은, 빛을 반사하도록 구현된 복수의 광학 요소를 포함할 수 있고, 인체 안에 삽입되도록 구현될 수 있는 적어도 하나의 구조를 제공할 수 있다. 예를 들면, 옵티컬(optical) 소자의 제1 구조는 제 1 의 각으로 광을 수신하고 광학축을 기준으로 제 1 의 각과 다른 제 2 의 각으로 제1 반사광을 생성시키기 위해 배치되거나 제어된다.
옵티컬(optical) 소자의 제2 구조는 제1 반사광을 수신하고 광학축을 기준으로 제 2 의 각과 다른 제 3 의 각으로 제2 반사광을 생성시키기 위해 구조화될 수 있다.
광의 제 2 의 각 및/또는 제 3 의 각을 변경하는 옵티컬(optical) 소자의 제1 구조 및/또는 제2 구조를 제어하기 위해 형성될 수 있는 작동 배열은 적어도 부분적으로 제공되고 위치된다 옵티컬(optical) 소자의 제3 구조는 제2 반사광을 수신하고 광학축을 기준으로 제 3 의 각과 다른 제 4 의 각으로 제3 반사광을 생성시키기 위해 구조 및/또는 제어된다.
옵티컬(optical) 소자의 제4 구조는 제3 반사광을 수신하고 광학축을 기준으로 제 4 의 각과 다른 제 5 의 각으로 인체를 향하여 제4 반사광을 생성시키기 위해 구조 및/또는 제어된다.
작동배열은 한층 나아가서 광학축과 관련하여 반사광의 제 2 의 각과 반사광의 제 3 의 각을 바꾸기 위해 옵티컬(optical) 소자 중 적어도 하나를 제어하도록 구현될 수 있으며, 여기에서 제 1의 각 및/또는 제 2 의 각은 균일할 수 있다.
작동배열은 수동으로, 기계적으로, 전기적으로, 전기기계적으로, 원격 조작으로 중 적어도 하나의 방식으로 제어될 수 있다. 예를 들어 부분적으로 기계적 배치에 의해 제어될 수 있다.
더 나아가 제2 구조는 제2 반사광을 생성하기 위해 원통 형상으로 구조화될 수 있다. 제1 구조 및/또는 제2 구조는 원뿔 모양을 가진 하나의 단면을 포함하거나 원뿔 형상을 가진 부분을 적어도 하나 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 구조는 원뿔형 거울이거나, 원뿔형 거울을 포함할 수 있고 제2 구조는 원추형 섹션 거울이거나, 원추형 섹션 거울을 포함할 수 있다.
제3 구조 및/또는 제4 구조는 포물선 형상이거나, 포물선 형상을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제3 구조는 포물선 부분 거울이거나, 포물선 부분 거울을 포함할 수 있고, 제4 구조는 포물선 거울이거나, 포물선 거울을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 조종하고 집중하는 레이저를 제공하기 위한 방법은 인체 안의 적어도 하나 부분을 비추는 패턴을 규정하는 단계, 작동배열을 이용하여 상기 패턴을 기반으로 적어도 하나 광을 굴절 및/또는 분산하기 위해 하우징에 제공된 적어도 하나 옵티컬(optical) 소자를 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 하우징은 인체 안에 삽입되기 위해 구조되거나, 작동배열은 인체에 삽입되기 위해 구조화될 수 있다.
상기 방법은 또한 광을 제공하는 단계, 굴절광 및/또는 회절광의 각도를 바꾸기 위해 옵티컬(optical) 소자 중 적어도 하나를 제어하는 단계, 구조(들)의 타겟 조직에 굴절광 및/또는 회절광의 송출을 조정하기 위해 적어도 하나의 광을 조절하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 방법은 또한 옵티컬(optical) 소자, 굴절광 및/또는 회절광 중 적어도 하나의 위치 및/또는 방향성을 모니터링하는 단계, 상기 위치 및/또는 상기 방향성에 기초하여 적어도 하나 신호를 생성하는 단계, 상기 신호(들)에 기초한 적어도 하나의 옵티컬(optical) 소자의 위치 및/또는 방향성을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 하나의 일실시예에 따르면, 예시적 비일시적인 컴퓨터 접근 매체는 하드웨어 처리 공정 배열에 의해 실행될 때 이것은 레이저 조정과 포커싱을 제공하기 위한 컴퓨터 실행 가능 명령을 저장할 수 있고 인체 안의 적어도 한 부분을 방사능 처리하는 패턴을 정의하는 단계 및 작동 배열을 이용하여 상기 패턴에 기초하여 적어도 하나의 빛을 굴절 및/또는 회절 시키는 적어도 하나의 광학 요소를 제어하는 단계를 수행하기 위한 하드웨어 처리 공정 배열을 포함할 수 있다. 하우징 및/또는 작동배열은 인체 안에 삽입되기 위해 구조될 수 있다.
또한 방법은 프로세스 배열은 적어도 하나의 빛을 제공하기 위한 소스 배열을 제어하거나, 광학 축을 기준으로 굴절광 및/또는 회절광의 각을 바꾸는 적어도 하나의 광학 요소를 제어하거나, 인체 안에 타겟 조직까지 상기 굴절광 및/또는 상기 회절광이 수송되는 위치를 조절하기 위하여 빛의 적어도 하나의 특색을 조정함으로써 소스 배열을 제어하도록 구현될 수 있다.
덧붙여, 본 발명의 일실시예에 따르면, 예시적인 프로세스 배열은 적어도 하나의 광학 요소 혹은 굴절광 및/또는 회절광의 위치 및/또는 방향성을 모니터링하거나, 상기 위치 및/또는 상기 방향성에 기초한 적어도 하나의 신호를 생성하거나 상기 신호에 기초하여 적어도 하나의 광학 요소의 위치 및/또는 방향성을 제어하도록 구현될 수 있다.
본 발명의 예시적인 방법은 인체 안에 타겟 조직으로 레이저를 조정 및/또는 포커싱하도록 동작 할 수 있고, 타겟 조직을 위치시키는 단계 및 인체 안에 삽입되는 하우징을 가진 특별한 배열을 이용하여 타겟 조직과 관련된 장치의 포지션을 설립하는 단계를 포함할 수 있다.
예시적인 방법은 또한 적어도 하나의 전자기적 방사선을 가지고 조직의 이미지를 통해 절단된 경로를 추적함으로써, 컨트롤 데이터를 생성하는 단계, 적어도 하나의 전자기적 방사선에 의해 영향 받는 영역을 정의하는 단계, 실시간으로 적어도 하나의 전자기적 방사선의 위치를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 예시적인 프로세스 방법은 하우징에 제공되는 적어도 하나의 작동 배열을 가질 수 있으며, 상기 컨트롤 데이터에 기초하여, 적어도 하나의 빛을 굴절 및/또는 회절 시키기 위해 하우징에 제공되는 적어도 하나의 광학 요소를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 빛은 레이저 광 일 수 있고, 상기 경로는 미리 설정된 패턴에 기초할 수 있다.
본 발명의 예시적 컴퓨터 접근 매체는 비 일시적일 수 있고, 인체 안에서 타겟 조직에 레이저를 조정 및/또는 포커싱하는 컴퓨터 실행 명령를 저장할 수 있으며, 타겟 조직을 위치시키는 단계 및 인체 안에 삽입되는 하우징을 가진 특별한 배열을 이용하여 타겟 조직과 관련된 장치의 포지션을 설립하는 단계를 실행할 수 있는 하드웨어 프로세싱 배열을 포함할 수 있다.
상기 컴퓨터 접근 매체를 이용하여 실행되는 예시적인 방법은 적어도 하나의 전자기적 방사선을 가지고 조직의 이미지를 통해 절단된 경로를 추적함으로써, 컨트롤 데이터를 생성하는 단계, 적어도 하나의 전자기적 방사선에 의해 영향 받는 영역을 정의하는 단계, 실시간으로 적어도 하나의 전자기적 방사선의 위치를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 명령어는, 하우징에 제공되는 적어도 하나의 작동 배열을 가질 수 있으며, 상기 컨트롤 데이터에 기초하여, 적어도 하나의 빛을 굴절 및/또는 회절 시키기 위해 하우징에 제공되는 적어도 하나의 광학 요소를 제어할 수 있다.
상기 빛은 레이저 광 일 수 있고, 상기 경로는 미리 설정된 패턴에 기초할 수 있다.
레이저를 안내하기 위한 외과 의사에 의해 원격 조작으로 제어될 수 있는 작은 예시적 스캐너를 체강에 삽입하는 것은 가능하다.
레이저는 체강에게 전달될 수 있고, 적어도 둘 이상의 작고 회전식 광학 쐐기를 이용하여 위를 스캔 했다. 리슬리(Risley) 같은 프리즘 배열을 이용하는 장점 중 하나는 10 밀리미터의 직경보다 매우 작은 프로파일로 만들어 질 수 있고, 내시경의 말단부에 위치할 수 있는 것이다.
적어도 하나 이상 렌즈는 광을 집중시키고 조직에게 전달된 전력 밀도를 향상 및/또는 장치의 작동의 깊이를 조절하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 배열/시스템을 이용하는 것은 탄력적이거나 단단한 도관에 의해 상대적으로 가까이 가기 어려운 본체 구멍으로 인도된 레이저의 정확한 촉진을 용이하게 할 수 있다.
본 발명의 일실시예는 또한 회전 암 및/또는 스트레이트, 가시선(line-of-sight) 레이저 전달 절차/배열에 의해 활용될 수 있다.
시스템의 일실시예는 조직의 이미지에 특별한 스캐닝 경로를 설립하는 그래픽를 추적할 수 있는 영상 장치를 포함할 수 있다. 예를 들면, 영상 장치는 사용자에게 실시간 내시경 이미지를 제공하며, 스캐너의 근처에 있거나 부착되는 비디오 카메라 일 수 있다.
그런 다음, 상기 경로는 적절한 속도와 궤적을 가진 스캔을 제공하기 위해 적절한 웨지(wedge) 움직임으로 변경될 수 있다.
추가적으로 사용자는 비디오 모니터에 보여지는 비디오 스트림으로부터 조이스틱 혹은 포인터(마우스, 터치 스크린, 디지털 펜, 트랙볼 등)를 이용하여 레이저 경로 및 수송을 제어할 수 있다.
그러므로, 예시적 시스템은 체강에서 레이저의 실시간 3차원적인 제어를 용이하게 하면서, 작동의 다양한 깊이를 수용하기 위한 조직의 빔의 초점을 조정할 수 있도록 형성되거나 구조화될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 장치, 시스템, 장치, 비일시적 컴퓨터-접근 매체와 배열을 이용하는 레이저 송출은 다중 구성을 구현 및/또는 이용하기 위해 제공될 수 있다. 예를 들면, 장치는 하나 이상의 도관(duct)과 채널을 포함 할 수 있다. 여기서, 도관(duct)은 광자 밴드갭을 위하거나, C02 레이저 송출을 위한 속이 텅 빈 파이버를 위한 것일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 장치는 레이저의 수송을 위하거나, 작동 팔 수송 매커니즘을 활용할 수 있는 직접적이고 가시선(line-of-sight) 구성을 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 장치의 형상, 시스템, 장치, 비일시적 컴퓨터-접근 매체는 포커스를 조정하기 위해 오목렌즈를 이동시키는 등과 같이 깊이 조정을 위해 제공될 수 있다. 형상은 약간의 또는 모든 광섬유와 독립적일 수 있다. 예를 들면, 장치, 시스템, 장치, 비일시적 컴퓨터-접근 매체는 다양한 외과수술에서 활용되는 모든 파장으로 동작하는 전자기적 방사선 소스를 활용할 수 있다. (예를 들어, Nd :YAG1064nm, 아르곤과 크립톤 이온 @ 488nm 및 684nm 등)
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 내시경 헤드와 바디는 비교적 간단한 세정과 살균이 가능한 생체적합성 재료를 구성될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 내시경 레이저 스칼펠(scalpel) 시스템의 다이어그램이다.
도 1에 설명된 내시경 레이저 스칼펠(scalpel) 시스템은 후두경 또는 내시경(105)의 말단부에 설치된 내시경 헤드(100)을 스캐닝하는 레이저를 포함할 수 있다.후두경 또는 내시경의 내시경 헤드를 스캐닝하는 레이저의 또 다른 일실시예는 도 2 내지 도11에서 기술한다.
내시경 헤드(100)의 예시적 영상 장치는 모니터 및/또는 스크린(120)에 사용자 리더블 포맷으로 이미지를 디스플레이 해주는 프로세서(115)에 전달되는 비디오 스트림을 통해서, 체강(110)에서 조직의 정지, 라이브, 혹은 움직이는 내시경 이미지를 중계할 수 있다.
사용자는 (외과 의사) 그래피칼 입력 장치 (마우스, 조종간, 터치 스크린, 디지털 펜, 트랙 볼, 기타 등등)일 수 있는 입력 장치(125)를 이용할 수 있다. 상기 입력장치(125)는 바람직한 레이저 절단의 경로의 그래픽 표현을 가진 살아있는 이미지를 덮어 씌우는데 사용될 수 있다.
컴퓨터 제어 장치(130)는 그래픽 경로의 데카르트 좌표를 스캐너 제어 장치(135)에 보내질 수 있는 각좌표로 변환시키도록 프로그램 및/또는 활성화된다.
스캐너 제어 장치(135)는 상기 좌표를 내시경 헤드(100)에서 모터로 전송될 수 있는 전기적 명령 신호로 변환할 수 있다. 스캐너 제어 장치(135)는 또한 레이저(140)을 활성화하고 광섬유(145) 또는 또 다른 레이저 전달 시스템을 통하여 스캐너에게 전달된 레이저 광 밀도를 조절할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 모터는 예를 들면 사용자에 의해 스캐너의 직접 제어를 제공하기 위해, 실시간으로 그래픽 입력 장치의 움직임에 응답하여 활성화될 수 있다.
내시경(105)와 같은, 가요성 내시경 대신에 단단한 오퍼레이팅 후두경을 이용하는 것은 또한 가능하다. 도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 전형적인 시스템은 컴퓨터 제어 장치(130)와 같은, 컴퓨터 제어에 의해 제어될 수 있는 광전식 감쇠기를 포함할 수 있고, 레이저(140)의 강도를 변조하곤 했다.
광섬유(145)는 단일 모드 광섬유일 수 있다. 선택적으로, 광섬유(145)는 멀티 모드 광섬유일 수 있다. 또한, 광섬유(145)는 통풍구 또는 광자 밴드갭 광섬유일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 내시경 스캐닝 헤드(100)에게 레이저 직접 송출 혹은 회전암을 통한 레이저 송출은 광섬유(145)와 함께 혹은 광섬유(145)를 제외하고 사용할 수 있다.
스캐닝 헤드(100)에 위치한 로컬 프로세서를 가진 스캐너 컨트롤 유닛(135)와 상호작용하기 위해 라디오 주파수를 사용할 수 있다. 배터리와 같은 장치를 동작시키고, 스캐닝 헤드(100)에 위치하는 전원 로컬 소스를 사용할 수 있다.
또한, 내시경 스캐닝 헤드(100)에 레이저 소스(140)를 합체시키거나 포함하는 것은 가능하다.
그러므로, 본 발명의 일실시예에 따르면, 인체의 외부에 물리적인 연결 없이 예시적 장치를 작동시키는 것은 가능하다. 외부 레이저 소스를 이용한다면, 레이저 광의 송출하는 인체의 외부에 물리적인 연결을 가질 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 도 1의 내시경 레이저 스칼펠(scalpel) 시스템의 내시경 헤드를 스캐닝하는 레이저의 사시도이다.
예를 들면, 도 2에 나타난 내시경 헤드는 광학축(200)의 그들의 센터와 일직선으로 정렬되는 하나 이상의 예시적 전달 가능한 소자(210, 225) (예를 들면, 굴절 및/또는 회절 요소)를 포함할 수 있다.
적어도 하나 광 빔(205)는 광학축(200)을 기준으로 제 1 의 각 φ1로 제1 소자(210)에 입사하는 광-전달 메커니즘/배열(206)에 의해 전달될 수 있다.도 2에 도시된 것과 같이, 광 빔 (205)는 예시적 제1 소자(210)에 의해 굴절되거나 분산되고, 광학축(200)을 기준으로 제 2 의 각 φ2으로 나온다.
광 빔 (205)는 또한 광학축(200)주위에 제1 소자(210)의 회전각 φ1에 의존한 광학축 주위에 회전각 및/또는 방위각을 가진 제1 소자(210)으로부터 나타날 수 있다.
예를 들면, 회전각φ1은 서보 제어 위치 설정된 배열에서 각도 포지션 센서(220) 및 모터(215)에 의해 동작 및/또는 제어될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 모터(215)는 내시경 헤드안에 또는 인접하게 제공될 수 있다.
도2에 도시된 바와 같이, 제2 소자(225)는 광학축(200)을 기준으로 제1의 각φ2으로 빛을 수신하고, 광빔(205)의 결과가 광학축을 기준으로 제3의 각φ3으로 발생하도록 광빔(205)의 굴절 혹은 회절을 유도할 수 있다.
이 예시적인 배치에 따르면, 제2 소자(225)에서 나타난 광 빔(205)에 회전각 φ1는 제2 소자(225)의 다른 회전각 φ2에 의존할 수 있다. 여기서, 제2 소자(225)는 사보 컨트롤 포지션 설정으로 동작하는 두번째 모터(230) 및 두번째 각도 위치 센서(235)에 의해 동작 및/또는 제어될 수 있다.
그러므로, 제2 소자(225)에서 나타나는 광의 각도는 도2에 도시된 φ3(φ1,φ1,φ2)에 의존할 수 있다.
추가적으로 포커싱 요소(240)은 도2에 도시된 시스템에 포함될 수 있다.
특히, 도2에 도시된 배열은 포커싱 소자(240)가 소자들(210, 225)이 체강 안의 타겟 조직위에 광 빔(205)을 집중 시키도록 구현될 수 있다.
도2에 도시된 성분은 사람, 동물, 혹은 생물체의 체강 안에 삽입될 수 있도록 설정, 크기, 구조 될 수 있다.
도 3a는 본 발명의 일실시예에 따른 도 2의 레이저 스캐닝 내시경 헤드에 포함되는 옵티컬(optical) 소자의 측면도이다.
옵티컬(optical) 소자(300, 310)은 광학 웨지(wedge) 프리즘 회절 그레이팅(grating) 조합 및/또는 혼합일 수 있다.내시경 헤드를 스캐닝하는 레이저의 일실시예에 따르면, 도 2에 설명된 옵티컬(optical) 소자(210, 225)는 도3에 설명된 옵티컬(optical) 소자(300, 310)과 같거나, 본질적으로 유사할 수 있다.
도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 도 3a의 옵티컬(optical) 소자를 이용하여 생성된 스캐닝 지오메트리의 설명이다. 도3b에 도시된 것과 같이, 스캐닝 패턴 320은 (예를 들면, 주사 영역은) 제2 소자(225)로부터 최근에 만들어진 광 빔 (205)에 의해 규정될 수 있고, 그러므로 스캐닝 패턴(320)은 각각 회전각 φ1, 옵티컬(optical) 소자 (210, 225)의 φ2에 의존한다.
도 4a는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 스캐닝 내시경 헤드에 포함되는 또 다른 옵티컬(optical) 소자의 스케치이다. 도 4a에 설명된 옵티컬(optical) 소자(400, 410)는 도2에 도시된 내시경 헤드를 스캐닝하는 레이저와 같거나 비슷한 설정을 가진 장치에 사용될 수 있다.
그러나, 도 4a에 설명된 장치의 일실시예에 따르면, 첫번째 옵티컬(optical) 소자(400)은 가변피치를 가진 고정된 (예를 들어, non-rotating) 그레이팅(grating)일 수 있다. 첫번째 옵티컬(optical) 소자(400)은 음향 광학 장치 또는 액정 소자 장치일 수 있다.옵티컬(optical) 소자(400)은 그레이팅(grating) 피치 v를 변경함으로써 회절된 광 빔의 제 2 의 각 φ2을 수정할 수 있다.
또한 도 4a에 설명된 것처럼, 두번째 옵티컬(optical) 소자(410)은 회절된 광 빔의 굴절 및/또는 회절을 유도하기 위해 광학축의 주위를 회전할 수 있는 광학 웨지(wedge) 또는 프리즘 또는 회절 그레이팅(grating)일 수 있다. 예시적 옵티컬(optical) 소자(400,410)은 광학축의 그들의 센터와 일직선으로 정렬될 수 있다.
도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 도 4a의 옵티컬(optical) 소자에 의해 생성된 스캐닝 지오메트리의 설명이다. 도 4b에 도시된 것과 같이, 결과로 생기는 스캐닝 패턴 420은 첫번째 옵티컬(optical) 소자(400)의 고정 그레이팅(grating)의 판결과 직교한 장축을 가진 타원일 수 있다.
도 5a는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 스캐닝 내시경 헤드에 포함되는 또 다른 옵티컬(optical) 소자의 스케치이다.
도 2에 설명된 레이저 스캐닝 내시경 헤드는 도 5a에 설명된 것과 같이, 단일의 옵티컬(optical) 소자 500을 가지고 있을 수 있다. 예를 들면, 옵티컬(optical) 소자 500은 음향 광학 장치 또는 액정 소자 장치와 같은, 가변피치의 단 하나 회전식 회절 그레이팅(grating)일 수 있다. 회절 각도 (또는 앙각) φ2은 그레이팅(grating) v의 피치를 수정함으로써 변경될 수 있다. 광학축(또는 방위 평면)을 기준으로 한 각도는 각도 φ에 의해 옵티컬(optical) 소자(500)를 회전시킴으로써 변경될 수 있다.
도 5b의 스캐닝 패턴 (520)은 도 5a의 옵티컬(optical) 소자(500)에 의해 생성된다. 도 5b에 도시된 것과 같이, 도5a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따르면, 스캐닝 패턴(520)은 원 모양일 수 있다. 서클(530)의 반경은 옵티컬(optical) 소자(500)의 그레이팅(grating) 피치에 의해 결정된다.
도 6a는 본 발명의 일실시예에 따르면 레이저 스캐닝 내시경 헤드에 포함되는 또 다른 옵티컬(optical) 소자의 스케치이다. 도 6a에 도시된 옵티컬(optical) 소자(600, 610)는 도 2에 도시된 레이저 스캐닝 내시경 헤드와 같거나 비슷한 설정을 가질 수 있다.
그러나, 도 6a에 나타난 장치의 일실시예에 따르면, 옵티컬(optical) 소자(600, 610)은 음향광학 장치 혹은 액정 소자 장치와 같이 모두 가변 피치 v1, v2에 고정되거나 직교 회절 그레이팅(grating) 일 수 있다.
도 6a에 도시된 것과 같이, 옵티컬(optical) 소자(610)에서 나타나는 광 빔의 회절 각도 cb3은 각각 옵티컬(optical) 소자 600과 610의 광 빔과 그레이팅(grating) 피치 v1과 v2의 입사 각도 dpi에 의존할 수 있다. 그러므로, 예를 들면, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 옵티컬(optical) 소자의 위치 및/또는 지향을 변경 및/또는 제어하는 조정기, 모터, 및/또는 센서를 사용하지 않으면서, 그레이팅(grating)의 피치를 변경 및/또는 제어함으로써, 인체 안의 타겟 위치에 굴절광 및/또는 회절광의 송출 위치를 변경하는 것은 가능하다.
도 6b는 도 6a의 옵티컬(optical) 소자(600, 610)에 의해 생성된 스캐닝 패턴(620)의 설명을 보여준다. 도 6b에 도시된 것과 같이, 스캐닝 패턴(620)은 각각 옵티컬(optical) 소자(600, 610)의 2개 그레이팅(grating)의 피치 v1과 v2에 의존한 데카르트 좌표를 가진 직사각형이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 옵티컬(optical) 소자의 위치 및/또는 지향을 변경 및/또는 제어하는 조정기, 모터, 및 센서를 사용하지 않으면서, 입사 광 빔의 적어도 하나의 특색(주파수 및/또는 파장 같은)을 변경 및/또는 제어함으로써, 인체 안의 타겟 위치에 굴절광 및/또는 회절광의 송출 위치를 변경하는 것은 가능하다.
도 7a는 내시경 헤드 본 발명의 다섯번째 일실시예에 따른 레이저 스캐닝에 포함될 수 있는 또 다른 광학 배열의 측면도를 보여준다.
도 7a에 도시된 옵티컬(optical) 소자(700, 710)은 도2에 도시된 레이저 스캐닝 내시경 헤드와 같거나 비슷한 설정을 가진 장치 일 수 있다.
도 4a에 도시된 바와 유사하게 첫번째 옵티컬(optical) 소자(700)은 가변 피치를 가진 고정 그레이팅(grating)일수 있고 두번째 옵티컬(optical) 소자(710)은 광학 웨지(wedge), 프리즘, 가변 피치의 회절 그레이팅(grating) 일 수 있다.
도 4a에 도시된 바와 유사하게, 두번째 옵티컬(optical) 소자(710)은 광학축을 기준으로 회전되며, 회절 빔의 굴절 또는 회절을 유도할 수 있다.
그러나, 도 4a에 도시된 형상과 달리, 도 7a에 도시된 실시예에 따르면, 회절된광 빔의 제2의 각 φ2 (앙각)은 입사 광 빔의 주파수 및/또는 파장을 조정함으로써, 변경될 수 있다.
도 7b는 도 7a의 예시적 옵티컬(optical) 소자(700, 710)에 의해 생성된 스캐닝 패턴(720)의 설명을 보여준다. 도 7b에 설명된 것과 같이, 도7a에 설명된 본 발명에 따른 장치의 일실시예의 결과로 생기는 스캐닝 패턴(720)은 그레이팅(grating) 방향에 직교하는 장축을 가진 타원 일 수 있다.
도 8a는 본 발명의 일실시예에 따르면 레이저 스캐닝 내시경 헤드에 포함되는 또 다른 광학 구조의 설명이다.
도 8a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 장치는 유사한 구성을 가질 수 있다. 그러나, 도 7a에 설명된 예시적인 형상과는 달리, 도 8a에 설명된 예시적인 형상은 회절된 광빔의 회전 방위각으로 입사하는 광학 축의 주위를 회전할 수 있는 가변 그레이팅(grating)의 광학 웨지(wedge) 혹은 프리즘 혹은 회절 그레이팅(grating)인 단일 옵티컬(optical) 소자(800)을 가질 수 있다.
도 8b는 도 8a의 옵티컬(optical) 소자 800에 의해 생성된 예시적 스캐닝 패턴 820의 설명이다. 도 8b에 설명된 것과 같이, 도 8a의 장치의 결과로 생기는 스캐닝 패턴 820은 원형일 수 있다.
도 9a는 본 발명의 일실시예에 따른, 내시경 레이저 외과용 수술 장치와 헤드부의 절단부를 나타낸다.
도 9a, 9b에 설명된 것과 같이, 예시적 장치는 C02 적외선 레이저 광을 내시경 스캐닝 헤드 900으로 전달할 수 있는 중공 코어 광섬유(945)를 포함한다.
예시적 장치는 레이저 및/또는 광이 첫째로 오목렌즈(905)로 확대되고 스캐닝 광 프리즘 또는 웨지(915, 960)의 개구를 충전하기 위한 정렌즈(910)에 의해 평행하게 가도록 구현될 수 있다.
제1 스캐닝 광 프리즘 또는 웨지(915)는 베어링(925)의 어레이에 의해 발생하는 강성 링(또는 링 장착)(920)에 설치될 수 있다. 링(920)은 초음파 모터(930)에 의해 회전될 수 있다.
자기 링(935)은 강성 링 920에 부착될 수 있고, 마치 홀 센서 어레이(940)에 의해서와 같이 자기 링(935)의 위치를 측정 및/또는 모니터링 된다.
초음파 모터(930)와 홀 위치 센서(940)은 서보 루프 구성에서 도1에 도시된 스캐너 컨트롤 유닛(135)과 같은 스캐너 컨트롤 유닛 으로부터 전달될 수 있는 이동 명령어에 반응한 지역 프로세서(950)에 의해서 제어될 수 있다. 상기 미동 명령어는 신호 버스(955) 또는 다양한 유무선 통신 시스템 및 프로토콜을 통해 전달될 수 있다.
한층 나아가서 도 9a에 도시된 것처럼, 두번째 웨지 또는 프리즘 전기-광기계식 유닛/배열(960)은 첫번째 기계적인 장치를 따를 수 있고, 두번째 프리즘, 장착링, 베어링어레이, 링 마그네트, 및 홀 포지션 센서를 포함할 수 있다.
두번째 기계적 유닛/배열(960)은 또한 지역 프로세서(950)에 의해 서보 제어하에 있을 수 있다.
포커싱 정렌즈(965)는 본체 구멍으로 내시경 헤드를 조화시킬 수 있고, 작업 거리, 사업 분야와 내시경 스캐닝 헤드의 해결을 규정할 수 있다.
도 9a에 나타난 내시경 레이저 스칼펠(scalpel) 시스템, 장치, 장치 그리고 배열에 따르면, 일부 또는 모든 스캐너 광학은 아연 셀렌화물(ZnSe)로 구성되고 C02 레이저 광에 대한 용도로 구현될 수 있다.
당업자는 다른 물질이 사용될 수 있다고 이해할 수 있으며, ZnSe의 사용은 이용될 수 있는 다른 소재와 비교하여, 그것의 상대적으로 낮은 벌크 흡수 계수와 좋은 반사 방지 특성 때문에 선호될 수 있다.
내시경 헤드는 인접한 파이버스코프(970) 및/또는 다른 내시경 영상 장치를 스캐너에 인접하여, 포함할 수 있다.
파이버스코프(970)는 본체 구멍에서 조직 샘플에 빛을 제공하거나 용이하게 하기 위해 외부 비디오 프로세서 및 이미지 디스플레이에 실시간으로 비디오 이미지를 중계 하기 위해 형성될 수 있다.
도 1에 도시된 비디오 프로세서(115)와 이미징 장치(display 120)와 같이 상기 비디오 이미지와 관련된 데이터 및/또는 정보는 저장 배열 및/또는 저장 장치 안에 저장될 수 있다. 저장 배열 및/또는 저장 장치는 순차적인 디스플레이 및/또는 프로세싱을 위한 비 일시적인 컴퓨터 접근 매체를 포함할 수 있다.
본 발명의 시스템, 장치, 장치 그리고 배열의 일실시예에 따르면, 파이버 스코프(970)에 병렬(또는 본질적으로 병렬적인)적으로 구현된 하나 이상의 추가적인 채널은 내시경 헤드안에 제공될 수 있다.
추가적 채널은 사이즈 및 단면이 다양할 수 있고, 체강으로부터 액체, 가스 및/또는 작은 고체를 제거 및/또는 수송을 제공하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 추가적 채널(들)는 다른 외과 수술 기구, 장치, 툴, 검출기 및/또는 센서, 기타 등의 삽입과 제거를 위해 구현 및/또는 사용될 수 있다.
도 9a에 도시된 시스템, 장치, 장치 그리고 배열의 일실시예에 따르면, 내시경 헤드는 클레인스태서(Kleinstasser) 혹은 스테이너(Steiner) 작동 후두경(975)끝에 움직이는 커플링(980)를 가지고 부착될 수 있다. 움직이는 커플링은 도르래 시스템(985)와 외부 조작 레버 쇄정(990)을 통해 내시경 스캐닝 헤드의 패닝 모션을 제공할 수 있다.
위내시경(gastroendoscope) 또는 S자 결장경과 같은 고정 내시경에 있는 내시경 스캐닝 헤드에 부착하는 것은 가능하다.
파이버스코프를 사용하는 대신에 CCD 혹은 CMOS와 같은 이미징 센서는 조직의 살아 있는 이미지를 제공하기 위해 예시적인 스캐닝 헤드에 통합될 수 있다. 분리된 조사경로는 또한 예시적 스캐닝 헤드(900)에 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면 2 이상 영상 장치를 체강안의 조직의 입체 영상을 제공하고 사용자(외과의사 같은)에게 더 큰 제어를 제공하기 위해서 합체시키는 것은 가능하다. (검출기 칩, 영상 장치 및/또는 파이버스코프)
그와 같은 일실시예에 따르면, 전방 초점 렌즈는 예를 들면 작업 거리, 사업 분야와 스캐닝 헤드의 레이저 스폿 크기를 수정하기 위해 조절될 수 있다.원격 시스템, 장치 및 배열의 사용에 제공하도록 전자기계적 배열을 통하여 원격으로 스캐닝 헤드(900)를 포지셔닝하기 위한 구조화 또는 구현은 가능하다.
통신 인터페이스는 예시적인 시스템, 장치, 및 배열을 원격으로 멀리 떨어져 있는 사용자에게 제어 및/또는 사용을 제공하기 위해 실시간 다이렉트 통신 및/또는 인터넷을 통한 통신을 실행할 수 있다.
시뮬레이션 및/또는 미리 프로그램된 절차의 실행은 멀리 떨어져 있는 사용자로부터 초래되는 시간 지연을 극복할 수 있고, 그렇지 않다면, 특정 시간에 예민한 작업의 성능에 가능한 어려움을 제기할 수 있다.
동작하는 동안 불필요한 움직임이 없도록 스캐너 헤드안에 가속도계 및/또는 안정화계를 합체시키거나 포함시키는 것이 가능하다.
도 9b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 내시경 레이저 스칼펠(scalpel) 장치(901)와 헤드부(902)의 절단도를 나타낸다.
C02 레이저 송출을 위한 중공 코어 파이버는 본 발명의 일실시예에 따른 내시경 레이저 스칼펠(scalpel) 장치(901)에 사용될 수 있다. 스캐닝 광학에 추가하여 다른 요소, 성분, 배열을 더 포함하거나 이용할 수 있고, 여기서, 다른 요소, 성분, 배열은 스캐닝 광학에 위치하거나 인접할 수 있다.
예를 들면, 이러한 다른 성분/성분/배열은 (a) 일루미네이션 채널(903) (광섬유 또는 LED), (b) 비디오 채널(904) (CCD 및/또는 광섬유 묶음을 포함할 수 있고), (c) 레이저 송출 채널(905) (싱글 또는 다중 모드 광섬유, 회전 암 운반 형태 또는 가시선(line-of-sight) 운반 형태), (d) 2 이상 분리및 독립적 광학 스캐닝 요소(907, 908), (e) 다른 상호 동축 광학 빔 형성과 포커싱 요소(909) (포커싱 및/또는 수정 광학), (f) 내시경 헤드를 배치 및/또는 배향시키기 위해 이용될 수 있는 원격 제어 시스템 (각형성 조작선과 풀리를 포함), (g) 추가적 채널을 위해 사용할 수 있는 도관(duct, 덕트) 및/또는 도구로 일하는 것, 예를 들면, 유체, 가스, 작은 고체 및/또는 다른 도구, 장치의 송출 및/또는 제거일 수 있다.
도 9b에 도시된 바와 같이 옵티컬(optical) 소자(907, 908)의 회전과 제어는 (광학 웨지 및/또는 프리즘) 내시경 헤드(902)에 위치하거나 본 발명의 일실시예에 따르면 내시경 헤드 902에 제공될 수 있고, 소형화와 정밀도를 위한 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 예시적인 방법과 절차를 수행하기 위해 형성하거나 구조화시켰다.내시경 헤드(902)에 위치한 마이크로 모터 및/또는 조작기를 이용함으로써, 원격 조작으로 제어하는 것이 달성될 수 있다.
옵티컬(optical) 소자(907, 908)이 작은 질량 또는 중량을 가지고 있을 수 있기 때문에, 내시경 헤드(902)에서 작은 조작기를 이용하고, 본 발명의 일실시예에 따르면 예시적 장치, 시스템, 장치 및/또는 배열의 정확도와 속도를 유지하는 것은 가능하다.
예를 들면, 기계 시스템은 비디오 이미지 및 포인팅 장치 사이의 사용자의 (예를 들면, 외과 의사의) 상호작용에 대한 응답으로 가속도, 반전과 반복을 포함하여, 웨지(907, 908)의 단순하고 복합 이동 및/또는 회전을 제어하는데 사용된다. 예시적 이미징과 조명 채널은 2 CM -10 CM의 깊이까지 내시경 헤드 앞에 200개 라인 (또는 더 많은)의 내시경 이미지의 검색과 생성을 용이하게 하기 위해 제공될 수 있다.
이미지 스크린의 카테젼 공간 및 옵티컬(optical) 소자의 이중각 공간 사이의 수학적인 관계는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있다.
덧붙여, 본 발명의 일실시예에 따르면, 광 검출기 및/또는 분석기를 스캐너 헤드에 합체시킬 수 있다. 정보 및/또는 데이터는 광 검출기로부터 획득될 수 있고, 실시간으로 디스플레이 될 수 있고, 저장 배열 및/또는 저장 장치 안에 처리되거나 저장될 수 있고,외과수술용 레이저로부터 분산된 빛 및/또는 조직으로부터 반사광을 실시간으로 혹은 순차적으로 분석하는데 사용할 수 있다.
그와 같은 예시적 데이터, 정보 및/또는 분석은 예를 들면 레이저 소자, 시스템, 방법, 배열 및/또는 장치의 성능과 레이저 수술의 효과를 평가 및/또는 재검토하는데 사용될 수 있다.
옵티컬(optical) 소자의 일정한 타입이 여기에서 기술되었던 동안, 예술의 통상의 지식을 가지고 있는 우리는 본 발명의 교직을 고려하여 상대적으로 저비용으로 스캐너의 게르마늄 광학이 본 발명의 일실시예에 따라서 이용될 수 있다는 것을 알아야 한다. 레이저 제어와 다양한 다양한 광학의 조합을 사용하는 것은 또한 가능하다.
예를 들면, 표 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 제어와 다양한 광학의 예시적 조합을 위해 수치형 자료와 파라미터를 보여준다예술의 통상의 지식을 가지고 있는 우리는, 본 발명의 교직을 기반으로, 레이저 제어와 다양한 광학의 다른 예시적 조합이 본 발명의 일실시예에 따라서 이용될 수 있다는 것을 알아야 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 레이저 제어와 다양한 광학의 예시적 조합을 위해 수치형 자료와 파라미터
# Type Comment Curvature Thickness Glass Glass Semi-Diameter Parameter 1 Parameter 2
0.0000 STANDARD 0.0000 Inf 0.0000 0.0000 0.0000
1.0000 PARAXIAL 0.0000 75.0000 0.1500 -5.0000 1.0000
2.0000 TIL TSURF WEDGE 0.0000 2.7200 ZNSE 6.3500 -0.0524 0.0000
3.0000 STANDARD 0.0000 0.5000 6.3500 0.0000 0.0000
4.0000 STANDARD Wedge 0.0000 2.7200 ZNSE 6.3500 0.0000 0.0000
5.0000 TIL TSURF 0.0000 1.0000 6.3500 0.0524 0.0000
6.0000 STANDARD Laser rsrch opt 0.0000 1.6000 ZNSE 7.6200 0.0000 0.0000
7.0000 STANDARD LX-0620-Z-ET-1.5 -0.0140 0.0000 7.6200 0.0000 0.0000
8.0000 STANDARD 0.0000 128.4603 2.5718 0.0000 0.0000
9.0000 STANDARD 0.0000 0.0000 18.4306 0.0000 0.0000
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 스캐닝 내시경 헤드의 측 단면도이다.
예를 들면, 도 10에 설명된 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 스캐너 광학 1010의 직경은 대략 8 밀리미터일 수 있다. 대략 2 밀리미터 내지 14 밀리미터의 범위인 것은 주사 광학 1010년의 직경을 위해 또한 가능하다. 스캐너 광학 1010의 직경을 위한 범위는 대략적으로 2 밀리미터에서 14 밀리미터사이이다. 스캐너 광학 1010의 직경의 또 다른 예시는 4 밀리미터에서 12밀리미터 혹은 6밀리미터에서 10밀리미터일 수 있다.
스캐너 광학 1010의 직경이 본 발명의 일실시예에 따라서 2 밀리미터보다 작거나 15mm보다 클 수 있다. 대략 8 밀리미터의 직경인 주사 광학 1010의 경우, 개구 직경은 예를 들면 대략 5 밀리미터일 수 있다.
한층 나아가서 도 10에 설명된 것처럼, 헤드(1000)의 직경(1020)은 광학에 추가되는 시스템의 다른 요소 및/또는 성분(이미징, 조명, 및 명령어 채널, 모터, 프로세서 제어 시스템 등)과 관련이 있다.
예를 들면, 헤드(1000)의 직경(1020)은 도 10에 설명된 것과 같이, 대략 16 밀리미터일 수 있다. 헤드(1000)의 직격(1020)의 범위가 대략 8 밀리미터 에서 24 밀리미터까지가 역시 가능하다.
예를 들면, 헤드(1000)의 직경(1020)은 또한 10 밀리미터에서 22 밀리미터, 12 밀리미터에서 20 밀리미터 (또는 그것 근사), 기타 일 수 있다.헤드(1000)의 직경(1020)이 본 발명의 일실시예에 따라서 8 밀리미터보다 작거나 24 밀리미터보다 클 수 있다. 헤드(1000)의 직경(1020)은 시스템이 이용되는 응용(들), 헤드에 포함되기 위한 특징 (예를 들면, 채널)과 예를 위한, 결합된 제조 가능성과 지출을 포함하여, 여러 인자에 의존할 수 있다.
따라서, 고려중인 정밀 가공과 기술이 본 발명에 따르면 전형적인 시스템과 장치에 포함될 수 있는 광학과 다른 성분을 생산하는 것에게 관련되고, 계속적으로 작은 직경을 가지고 있는 헤드를 생산하는 것이 가능할 수 있다.
헤드(1000)의 길이는 스캔을 생성하는데 사용된 광학 설계, 선택 및/또는 옵티컬(optical) 소자의 구성에 의존할 수 있다. 예를 들면, 헤드(1000)의 길이(1030)는 도 10에 도시된 것과 같이, 대략 7 밀리미터일 수 있다. 대략 9 밀리미터 내지 25 밀리미터의 범위에 있는 것은 헤드(1000)의 길이(1030)동안 또한 가능하다.
또한, 헤드(1000)의 길이(1030)은 11 밀리미터에서 23 밀리미터, 13 밀리미터에서 21 밀리미터 (또는 그것 근사), 기타 일 수 있다. 예를 들면, 길이(1030)는 본 발명의 일실시예에 따라서 9 밀리미터보다 작거나 25 밀리미터보다 클 수 있다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 포지셔닝 시스템을 제어하는 서보 기구의 사시도이다.
도 11에 도시된 스캐너는 광을 전형적인 시스템, 장치, 장치, 배열을 전달하기 위해 형성될 수 있는 하나 이상 광섬유(1145)을 포함할 수 있다. 2 이상 렌즈(1100, 1105)는 스캐너 요소의 구멍을 채우기 위해 광 빔을 확대 및/또는 조준할 수 있다.
제1 스캐닝 웨지(1110)는 동심으로 고정된 자기 링(1120)을 이용하여 장착 링(1115)에 설치될 수 있다.초음파 모터(1125)는 마이크로프로세서/주파수 발생기 배열(1130)에 의해 제어되는 방향과 가속도를 가진 장착 링(1115)을 회전시키기 위해 형성될 수 있다.4 이상 직각 자기 검출기(1135)의 어레이는 배열(1130)에게 자기링의 회전 위치를 중계(혹은 통신)할 수 있다.
초음파 모터(1125)와 검출기(들)(1135)는 서보 제어 배치에서 신호 버스(1140)를 통하여 배열(1130)에 연결될 수 있다.초음파 모터(1125), 검출기(들)(1135) 및 배열(1130)을 연결하는 것이 유선 및/또는 무선을 이용한 통신 시스템, 설정, 및 프로토콜을 이용할 수 있다.
제2의 스캐너 유닛/배열은 제2의 광학 웨지(1150), 장착 링(1155), 자기 링(1160), 초음파 모터(1165), 위치 센서 어레이(1170)를 포함할 수 있고, 내시경 헤드 안에 제공될 수 있다. 초점 렌즈(1175)는 해상도, 거리, 필드 지름을 결정할 수 있다.
배열(1130)은 도 1에 설명된 컴퓨터 제어 배열(130)과 같은, 외부 스캐너 컨트롤에 신호 버스(1180)를 통해 연결될 수 있다.
도 12a는 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐닝 패턴을 나타내는 기하학적 스케치(1200)를 나타내고 있다.
도 12a에 도시된 기하학적 스케치 1200은 예시적 장치, 배열, 시스템, 장치, 및 도 3a에 도시된 2 이상 옵티컬(optical) 소자(300, 310)를 이용하여 생성될 수 있다.기하학적 스케치(1200)를 생성하는데 사용될 수 있는 광학 웨지 및/또는 상응하는 모델은 도 11에 나타난 두 개의 웨지(1110, 1150)를 포함할 수 있다. 이에 상응하는 예시적 모델에 사용될 수 있는 예시적 변수는 도 12a에 나타난 바와 같다.
도 12b는 본 발명의 일실시예에 따른 변수를 이용한 기하학적 스케치220를 나타내고 있다.
기하학적 스케치(1220)은 도 12a에 도시된 기하학적 스케치(1200)와 같거나 본질적으로 유사할 수 있다.
도 12a와 12b의 비교에 의해 설명된 것처럼, 스케치(1200, 1220)에 의해 생성 및/또는 디자인된 패턴 및/또는 구조는 다를 수 있다.
도 12b에 도시된 기하학적 스케치(1220)는 도 12a에 도시된 1200에 의해 스캐닝 패턴을 생성하고, 나타내어진 장치와 같거나 본질적으로 유사한 장치에 의해 생성되거나, 디자인을 나타낼 수 있는 반면에, 기하학적 스케치(1200, 1220)의 구조는 앵글에 따라서, 다를 수 있다.
도 12b에 설명된 것과 같이, 다른 앵글로부터 갭(1230)이 있을 수 있는데, 다른 앵글은 기하학적 스케치(1220)에 대응되는 스캐닝 패턴을 생성하는데 사용되곤 하는 광학 요소들 사이의 거리를 나타내는 변수 σ에 의해 디자인 될 수 있다.
도 12a에 도시된 것과 같이, 기하학적 스케치 1200에는 갭(1230)이 존재하지 않고 변수 σ도 나타나지 않을 수 있다.
도 12a 및 12b에 도시된 바와 같이, 스케치(1200, 1220)에 따른 모델과 같이 본 발명의 일실시예에 따르면, 다음과 같은 식이 사용될 수 있다.
Figure pct00001
Figure pct00002
Figure pct00003
Figure pct00004
Figure pct00005
Figure pct00006
Figure pct00007
Figure pct00008
여기서, 은 광학축으로부터 방사상의 이동,
Figure pct00010
는 웨지 앵글(angle),
Figure pct00011
는 두개의 웨지 사이의 거리,
Figure pct00012
는 반지름과 극 좌표에서 타겟 위치의 앵글(angle),
Figure pct00013
는 데카르트 좌표에서의 위치, 및
Figure pct00014
는 웨지의 굴절율을 말한다.
도 13a는 본 발명의 일실시예에 따른 장치에 의한 스캐닝 패턴(1305)의 이미지(1300)을 나타낸다.
스캐닝 패턴(1305)을 생성하기 위해, 명령어의 셋트와 같은 소프트웨어 배열이 하드웨어 컴퓨터 접근 매체에 저장될 수 있다. 컴퓨터 접근 매체는 도 13a에 도시된 스캐닝 패턴 (1305)에 대응되는 방사 경로를 계획 및 추적하도록 컨트롤러를 통한 광학 장치를 사용하는 시스템의 동작 실행 및/또는 제어하는 과정을 실행하는 하드웨어 프로세싱 배열을 실행하고, 설정된 것을 말한다.
이미지(1305)는 본 발명의 일실시예에 따른 장치에 의해 스캔 되어지고, 제어 되어지는 광빔에 의해 감열지에 만들어진 추적의 사진 일 수 있다.
여기서, 추적은 도1에 도시된 컴퓨터 제어 장치(130)에 설치된 프로그램된 경로 일 수 있고, 도1에 도시된 스캐너 제어 장치(135)에 의해 실행될 수 있다.
부록에 제시된 코드는 도 13a의 이미지(1300)에 나타난 스캐닝 패턴(1305)을 생성하는 본 발명의 일실시예를 실행하는데 사용되곤 한다.
부록에 설명된 예시적 절차는 중공 코어 또는 광자 밴드갭 파이버를 통하여 전달되어지는 C02 레이저와 함께 사용될 수 있다. 그와 같은 예시적인 배열 및/또는 시스템은 C02 레이저를 위해 모터 제어 장치와 산업적 아연-Se 광학을 연결될 수 있다. 일정한 예시적 모터 제어 방정식은 매트랩과 같은 컴퓨터 소프트웨어 및/또는 프로그래밍 언어를 통해 활용될 수 있다.
여기에서 상기에 기술된 것처럼, 직접적 레이저 전달 절차와 마찬가지로, 레이저를 위한 파이버 운반 형태를 이용하는 것은 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 비디오 화상 공간의 바람직한 점과 옵티컬(optical) 소자의 회전 위치 사이의 예시적 관계는 도 12a와 관련하여 상기의 설명과 같이 식들에 의해 표시될 수 있다.
예를 들어,
Figure pct00015
라면, 각 위치
Figure pct00016
에 대한 각은 다음의 식으로 계산될 수 있다.
Figure pct00017
Figure pct00018
여기서,
Figure pct00019
,
Figure pct00020
이다.
예를 들면, 반응식(또는 기능)은 스캐닝 패턴 공간 안에 위치를 위한 웨지의 절대적 각을 제공할 수 있다. 절대적 각은 상대적인 각으로 변경될 수 있다. 웨지는 이전의 위치로부터 바람직한 위치로 옮겨지기 위해 회전한다. 예를 들어, 35도 및 37도 사이의 각을 얻기 위해, 웨지는 35도를 시작점으로 하여 2도를 회전할 수 있다.
본 발명의 일 실시에에 따르면, 각들은 웨지가 한점에서 다른 점으로 회전하는 최단 경로를 보장하도록 특정 조건에 의해 증명될 수 있다. 예를 들어, 웨지가 -5도에서 반대방향인 355도로 회전하는 것을 확실히 하기 위함)각도는 모터 컨트롤러에 모터 회전 명령을 전달하는 'MotorRotateRelative' 기능에 반영될 수 있다.
예시적 절차와 프로그래밍 명령의 추가적 세부는 본 발명의 일실시예에 따라서 이용된 기능과 명령의 기술을 제공하는 주석을 포함한 부록에 제공된다.
도 13b는 본 발명의 일 실시예에 따라서 이용될 수 있는 광학 웨지 또는 프리즘 스캐너 310의 설명을 보여준다. 상기에 기술된 것처럼, 본 발명의 일실시예의 시스템의 스캐너는 적어도 둘이상의 동축 원형 광학 웨지 및/또는 프리즘을 포함할 수 있다. 여기서, 동축 원형 광학 웨지 및/또는 프리즘은 각도에 의해 레이저 빔 또는 다른 빛을 만곡(굴절) 시킬 수 있다.
밴드 각(1315)은 레이저 혹은 빛의 파장 및 웨지 파라미터에 의존 할 수 있다.
관계는
Figure pct00021
에 의해 표현 되며, 여기서,
Figure pct00022
는 굽은 각,
Figure pct00023
는 웨지 혹은 프리즘의 각,
Figure pct00024
는 빛의 파장λ에 의존하는 웨지 혹은 프리즘 재료의 굴절률를 말한다.
예를 들면, 본 발명의 일 실시예에 따르면, C02 레이저의 10.6 pm 파장에서 2.34의 굴절률을 가진 아연 셀렌화물 (ZnSe)을 사용하는 것이 가능하다.
도 13c는 본 발명의 일 실시예에 따른 추가적 예시적 스캐닝 패턴 1320을 나타낸다.
예를 들면, 하나의 웨지 또는 프리즘을 회전시킴으로써, 광 빔은 고정 각도에서의 회전 모션안에서 스캔 될 수 있고, 타겟까지의 거리를 고려하여, 고정된 지름을 가진 스캔된 원(1321)을 생성할 수 있다. 적어도 둘 이상의 웨지 혹은 프리즘을 서로 직렬로 이용한다면, 광 빔은 단일 웨지 스캔으로부터 야기된 스캔된 원(1321)의 지름의 두 배와 같은 지름을 가진 원형(1325)안의 점을 스캔 할 수 있다.
첫번째 웨지는 두번째 프리즘에 광 빔을 제공하기 위해
Figure pct00025
에 의해 광 빔을 회전 시키고, 광 빔을 위한 제2의 각
Figure pct00026
을 생산할 수 있다.
만약 두개의 각이 같거나 서로 완전히 반대라면, 광 빔은 변화를 거의 제공하지 않는다. 만약 각들이 각거나 서로 같은 방향을 가리킨다면, 광 빔은 거의 두 배의 각도 변화가 있어야 한다.
스캐닝 시스템의 특성은 스캔 영역의 주변부가 한 쌍의 각도에 의해 유일하게 정의 될 수 있다는 점이다.
예를 들면, 환형 영역의 모든 점은 두 쌍의 각도에 의해 규정될 수 있고 그 중심은 무한한 쌍의 각도에 의해 규정될 수 있다.
그러므로, 원의 한쪽으로부터 중심을 통과하고 다른 쪽까지 일직선으로 스캔하기 위해서, 웨지는 반대방향으로 동시에 움직일 수 있다. 광학 장치/배열은 정확한 광학 정렬을 위해 사용될 수 있고, 다양한 모터 및 컨트롤 시스템(사보 컨트롤 및/또는 전기기계적인 모터 및 시스템)에 의해 효율적으로 및 순조롭게 작동될 수 있다.
도14는 본발명의 일 실시예에 따른 또 다른 장치/배열 1400의 측면도를 나타내고 있다.
도 14에 도시된 바와 같이, 장치/배열(1410)은 입사 광빔(1405)를 코니컬 거울(1410) 및 코니컬 섹션 거울(1420)을 이용하여, 넓은 속이 빈 원통형의 광 빔으로 확장하는데 사용되곤 한다. 그런 다음, 광 빔은 파라보릭 거울(1440)을 위에 입사 광빔 (1405)과 같은 축으로, 혹은 본질적으로 같은 축으로 파라보릭 섹션 거울(1430)에 초점을 맞춘다.
파라보릭 거울(1440)은 반사된 빔(1460)의 방향을 제어하기 위해 2축 각도 스테이지에 부착될 수 있다.
도14에 도시된 장치의 장점 중 하나는 장치/배열(1400)은 상대적으로 큰 구멍에 비하여 작은 프로파일을 유지할 수 있다는 점이다.
상대적으로 큰 초점을 맞춘 빔 각 스펙트럼을 위한 중심적이거나 낮은 주파수 성분을 사용하지 않고, 높은 공간 주파수의 각도 성분을 활용하는 것이 가능하다.
도15는 본 발명의 일실시예에 따른 시스템의 블록도를 나타낸다.
본 발명의 예시적 절차는 처리 배열, 및/또는 컴퓨팅 배열(1510)에 의해 실행될 수 있다.
여기서, 처리/컴퓨팅 배열(1510)은 적어도 하나 이상의 마이크로 프로세서를 포함하고, 컴퓨터 접근 매체(램, 롬, 하드 드라이브, 혹은 다른 저장 매체)에 저장된 명령어를 사용할 수 있는 컴퓨터/프로세서(1520)을 전체적으로 혹은 부분적으로 포함할 수 있다.
도15에 도시된 바와 같이, 컴퓨터 접근 매체(1530)는 제공 될 수 있다. 컴퓨터 접근 매체 (1530)는 실행 명령어(1540)를 포함할 수 있다.
추가적으로 혹은 선택적으로 저장 배열(1550)은 처리 배열(1510)에 명령어를 제공하는 컴퓨터 접근 매체(1530)와 분리하여 제공될 수 있다. 이는 상기에 설명된 예시적인 방식, 과정, 방법을 실행하기 위한 처리 배열을 설정하기 위함이다.
또한, 예시적인 처리 배열 1510은 유선 네트워크, 무선망, 인터넷, 인트라넷, 데이터 수집 조사, 센서등을 포함하는 입/출력 배열 1570를 따로 제공하거나, 포함할 수 있다.
도 15에 도시된 바와 같이, 처리 배열(1510)은 본 발명의 일실시예에 따라서, 디스플레이 배열(1560)과 통신 할 수 있다. 디스플레이 배열(1560)은 처리 배열(1510)로부터 정보를 출력할 뿐만 아니라 정보를 입력하기 위한 터치 스크린일 수 있다.
또한, 디스플레이 배열(1560) 및/또는 저장 배열(1550)은 사용자 접근가능 포맷 및/또는 사용자 기록가능 포맷으로 데이터를 디스플레이 및/또는 저장할 수 있다.
상기의 예시적 절차는 도 15에 도시된 시스템을 사용하여 수행될 수 있다.
도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 절차의 흐름도를 나타낸다.
도16에 도시된 바와 같이, 절차는 도15의 처리/컴퓨팅 배열(1510)에 의해 실행될 수 있고, 도 15의 저장 배열(1550)을 포함하는 하드웨어 컴퓨터 접근 매체에 저장 될 수 있다.
처리/컴퓨팅 배열(1510)은 도1의 컴퓨터 제어 장치(130)일 수 있고, 컴퓨터 제어 장치(130)안에 포함 될 수 있다. 처리/컴퓨팅 배열(1510)은 절차를 실행하도록 처리/컴퓨팅 배열 (1510)을 설정하는 명령어들을 얻기 위해 저장 배열(1550)에 접근할 수 있다.
S1620에서는 처리/컴퓨팅 배열(1510)이 인체 안의 적어도 한 부분을 방사능 처리(비추기)하는 패턴을 규정한다.
S1630에서는 처리/컴퓨팅 배열(1510)이 작동 배열을 이용하여 규정된 패턴을 기반으로 빛을 굴절 및/또는 분산시키기 위해 하우징에 제공된 적어도 하나의 옵티컬(optical) 소자를 제어한다. 하우징 및/또는 작동배열은 인체에 삽입되기 위해 구조화될 수 있다.
도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 또 다른 절차의 흐름도를 나타낸다.
도17에 도시된 바와 같이, 도15의 처리/컴퓨팅(1510)에 의해 실행될 수 있고, 도15의 저장 배열(1550)을 포함한 컴퓨터 접근 매체에 저장될 수 있다.
처리/컴퓨팅 배열(1510)은 도1의 컴퓨터 제어부(130)일 수 있고, 컴퓨터 제어부(130)안에 포함 될 수 있다. 처리/컴퓨팅 배열(1510)은 절차를 수행하기 위해 처리/컴퓨팅 배열(1510)을 형성하는데 사용되는 명령어들을 획득하기 위해 저장배열(1550)에 접근할 수 있다.
S1720에서는 인체 안에 위치로부터 인체 안의 타겟 조직을 위치 시킨다.
S1730에서는 처리/컴퓨팅 배열(1510)이 인체 안에 삽입되는 하우징을 가진 특별한 배열을 이용하여 타겟 조직에 관련하여 장치의 위치를 설립한다.
그리고 나서, 예시적 처리/컴퓨팅 배열(1510)은 다음 (i), (ii), (iii)에 의해 제어 데이터를 발생시킬 수 있다:
(i) S1740에서 적어도 하나의 전기 자기적 방사능으로 절단된 경로를 조직의 이미지를 통하여 추적하기, (ii) S1750에서 적어도 하나의 전기 자기적 방사능에 의해 야기된 영역을 정의하기 및/또는 (iii) S1760에서 적어도 하나의 전기 자기적 방사능의 위치를 실시간으로 제어하기
S1770에서는 처리/컴퓨팅 배열(1510)은 적어도 하나의 빛을 굴절 및/또는 분산 시키기 위해 하우징에 제공된 적어도 하나의 동작 배열을 가지고, 적어도 하나의 빛을 굴절 및/또는 회절 시키기 위하여 컨트롤 데이터에 기초하여, 하우징에 제공된 적어도 하나의 옵티컬(optical) 소자를 제어한다.
경로는 패턴을 기반으로 할 수 있고, 하우징 및/또는 작동 배열은 인체 안에 삽입되어 지기 위해 구조화 될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 레이저를 조정하고 포커싱하는 시스템/배열은 헤드 및 목에 있는 암의 최소 절개 외과 수술을 개선시킬 수 있고, 해부학적 영역의 질병을 치료하고, 레이저파장을 가지고 일하는데 사용될 수 있다. 응용의 다른 예시적 영역은 복강경, 위장, 비뇨기과학 그리고 흉부 내시경일 수 있다.
앞서 언급한 것이 단지 공개의 원칙을 설명하는 것을 포함할 수 있다. 기술된 실시예에게의 다양한 개량과 변경은 첨부된 청구항들에 여기에서 그리고 특히 교직을 고려하여 당 분야의 숙련된 자들에게 명백할 것이다. 당 분야의 숙련된 자들이, 여기에서 보여지지 않거나 명쾌하게 기술될지라도, 공개의 원칙을 구체화하고, 그러므로 공개의 사상과 범위 내에 있는 다수 시스템, 배열과 방법을 고안할 수 있을 것이다. 게다가 공개와 참고문헌을 괴롭히고 상기에 언급했고 그들의 전체에 참조로서 여기에서 합체시킨다. ]
여기에서 기술된 예시적 절차가 하드 드라이브, 이동 디스크인 램, ROM, 메모리 스틱인 CD-롬, 기타 등을 포함하여, 저장할 수 있는 모든 컴퓨터 접근 매체로 이해되어야 한다.
그리고 마이크로프로세서, 작은, 대형, 메인프레임, 기타 등등 일 수 있는 처리 배열에 의해 실행된다. 게다가 이전 예술 지식이 명쾌하게 참조로서 여기에서 상기에 합체시키지 않는 정도까지, 그것은 명쾌하게 온전히 그대로 여기에서 합체시키고 있다. 상기에 인용된 모든 공개는 그들의 전체에 참조로서 여기에서 합체시킨다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 응용예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 응용예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론 이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
부록
1. 스크립트 파일이 파라미터를 놓고, 바람직한 레이저 경로를 규정하고, 필요한 명령을 각각 모터로 보냄으로써 전적으로 시스템을 운영하는데 사용된다.
다양한 기능이 다음과 같은 페이지상에 목록화된다.
(ControlMotorMASTER.m)
clc; clear all; close all
% matlab function to reset serial port
instrreset
s=serial('com1 ', Terminator', 'CR');
fopen(s);
% Stefan's T CiVi-3 0 initialization routine
Motorlnitialization(s)
% pause prevents serial port from choking
pause(0.05)
% Stefan's TIV1C -310 homing routine
MotorHome(s)
pause(0.05)
% % Defining triangle path for laser to follow:
% % Change "k" value in loop below to 121 when using this smaller triangle
% x{1:30)=[-3:0.1:-0.1]:
% x(31:60)=[0:0.1:2.9];
% x(G1:121)=fliplr([-3:0.1:3]):
% y(1:30)=[-1.5:0.1:1.4]:
% y(31:60)=fliplr([-1.4:0.1:1.5]);
% y(61:121)=-1.5:
% % plotting triangular path for reference
% piot(x,y)
% Change "k" value in loop below to 201 when using this larger triangle
x(1:50)=[-5:0.1:-0.1];
x(51:100)=[0:0.1:4.9];
x(101:201)=fliplr([-5:0.1:5]);
y(1:50)=[-2.5:0.1:2.4];
y(51 :100)=fliplr([-2.4:0.1 :2.5]);
y(101 :201 )=-2.5;
% plotti ng trianguiar path for reference
% piot(x,y)
. as i-oming swi tches are aei io 1 2 o'clock, we move wedges io
% center point and call that 0 degrees for both
MotorRotateRelative(s,-90,-90);
absth1 =(0.9*round((-90/0.9) .2857)/-4.2857)+90;
absth2=absth1 ;
% defining maximum radius of each circle (2*r is the maximum radius for the -:ㅇ'. two combinec circies)-NOTE: This will later need to change to a function % of the distance from the wedges lo the target plane.
r=3;
% now we move the wedges to the desired points
% NOTE: change the max k value to match the number of points in the
'w mangle defined above
for k=1 :201
if sqrt(x(k)A2+y(k)A2)<=2*r % check to make sure inside the field
% For testing purposes, show x and y values .
% X=x(k)
% Y=y(k)
% convert points to angles with ou r own conversion function
[th1 th2]=xy2th1 th2(x(k),y(k),r);
% Setting conditions to pick shortest path
rotth1 =th1 -absth1 ;
rotth2=th2-absth2;
if rotth1 >180
rotth1 =rotth1-360;
elseif rotth1 <(- 80)
rotth1 =rotth1 +360;
end
if rotth2>180
rotth2=rottfi2-360;
elseif rotth2<(-180)
rotth2=rotth2+360;
end
% Stefan's move vi'ecges function
[relthl relth2]=MotorRotateRelative(s,rotth1 ,rotth2);
% update current angular position
absth1=absth1+relth1;
absth2=absth2+relth2;
% Pause to allow 2nd motor to reach its desired point before the
% first motor starts rotating to the next point
pause(0.1)
else
Out of range'
end
end
2. 모터 파라미터를 셋팅하는 모터 초기화 함수(Motor Initialization function)
명령어를 모터 드라이버/컨트롤러에 보낸다.
(MotorInitialization.m)
function [] = Motorlnitia)ization(s)
%iVioior Settings -unction
MC0=['ASAP 6, 0, 400' 13]; %Max Current lo Motors 0 and 1 (0.8a)
MC1=['ASAP 6.1, 400' 13];
MPS0=['ASAP 4, 0, 50' 13]; %Max Positioning Speed for Motors 0 and 1
MPS 1=[' ASAP 4, 1, 50' 13];
MSR0=['ASAP 140.0, 1' 13]; Microstep Resolution for Motors 0 and 1 - Hali-sieppeu
MSR1=['ASAP 140, 1, 1' 13];
for a=1:length(MC0)
fwrite(s,int8(MC0(a)))
end
out=fscanf(s);
out=fscanf(s);
pause(0.05)
forb=1:length(MC1)
fwrite(s,int8(MC1(b)))
end
out=fscanf(s);
out=fscanf(s);
pause(0.05)
for c=1 :length(MPS0)
fwrite(s,int8(MPS0(c)))
end
out=fscanf(s);
out=fscanf(s);
pause(0.05)
for d=1 :length(MPS1 )
fwrite(s,int8(MPS1 (d)))
end
out=fscanf(s);
out=fscanf(s);
pause(0.05)
for e=1:length(MSR0)
fwrite(s,int8(MSR0(e)))
end
out=fscanf(s);
out=fscanf(s);
pause(0.05)
for f=1 :length(MSR1 )
fwrite(s,int8(MSR1 (f)))
end
out=fscanf(s);
out=fscanf(s);
pause(0.05)
3. 모터 포지션을 0으로 하는 Motor homing function.
(MotorHome.m)
function []=MotorHome(s)
% Motor Homing Function for TMC -300
% For limit switches connected vvitn MC terminal to 'L' and ㅎ corrmon terminal to 'GND' on the TfviCM-310 board
m create reference search start strings
RFS0a=[ARFS START, 0' 13];
RFS1a=['ARFS START, 1' 13];
% create refererce search status strings
RFS0b=['ARFS STATUS.0' 13];
RFS1b=['ARFS STATUS, 1' 13];
create end condition string
endcondition=int8(['BA 008' 13]);
% send the refernce search start commands and clear replies fora=1:length(RFS0a)
fwrite(s,int8(RFS0a(a)))
end
out=fscanf(s);
out=fscanf(s);
pause(0.05)
fora=1:length(RFS a)
fwrite(s,int8(RFS1a(a)))
end
out=fscanf(s);
out=fscanf(s);
pause(0.05)
% send the reference search start commands and get replies fora=1:length(RFS0b)
fwrite(s,int8(RFS0b(a)))
end
outCOM0=int8(fscanf(s));
outRET0=int8(fscanf(s));
pause(0.05)
fora=1:length(RFS1b)
fwrite(s,int8(RFS1b(a)))
end
outCOM1 =int8(fscanf(s));
outRET1 =int8(fscanf(s));
pause(0.05)
compare replies to endconc!iiion
while outRET0(8)~=48
for a=1 :length(RFS0b)
fwrite(s,int8(RFS0b(a)))
end
outCOM0=int8(fscanf(s));
outRET0=int8(fscanf(s));
pause(0.05)
end
while outRET1 (8)~=48
for a=1 :length(RFS1 b)
fwrite(s,int8(RFS1 b(a)))
end
outCOM =int8(fscanf(s));
outRET1 =int8(fscanf(s));
pause(0.05)
end
4. 현재 위치에 대응되는 각각의 모터를 이동시키는 데 필요한 명령어를 보내는 Motor relative rotation function(MotorRotateRelative.m)
function [realthi , realth2]=MotorRotateRelative(s, thetal , theta2)
Function to rotate motor by an angular ammoun
ㅎo s is the senai port objec!.
% theta l and theta2 are ihe angles
%Define Command Strings to send to TMCM-31 0
% convert angles to half steps (0.9 is half stepped)
% the fraction 4.2857 is the ratio between the two pulleys
steps1 =round((theta1/0.9)*(-60/14));
steps2=round((theta2/0.9)*(60/14));
outstrO=['AMVP EL. 0, 1 int2str(steps1 ) 13];
outstr1 =['AMVP REL, 1 , ' int2str(steps2) 13];
realth1 =steps1 *0.9/(-60/14);
realth2=steps2*0.9/(60714);
cVVriting Relative Positioning Strings ic TMC -31 0
for i=1 :length(outstr0)
fwrite(s,int8(outstr0(i)))
end
voThe following returns are necessary in order for the horning function
' c to work properly. This -s because the sent and returned strings build up
ㅎand must be scanned after each command in order to get the retu rn string
%corresponding to each command .
out=fscanf(s);
out=fscanf(s);
pause(0.05) %The pause is necessary in order for the board to accept both r without error.
for j=1 :length(outstr1 )
fwrite(s,int8(outstr1 (j)))
end
out=fscanf(s);
out=fscanf(s);
pause(0.05)
5. 각각의 웨지를 위한 회전 각으로 (x, y) 포인트를 변환하는 함수
(xy2th1th2.m)
% This function converts the input 'x' and y co-ordinates to angles theta l
% and theta2. This program always gives the va!ue of the angle from the
'' - position it is at. i.e. considering that point as the origin .
function [thetal ,theta2]=xy2th1th2(x,y,r)
n=sqrt((xA2)+(yA2));
if n<=(2*r)
%The value of variable b and the formula for theta l and theta2 was %mathematically calculated ,
b = acosd(sqrt(xA2+yA2)/(2*r));
thetal = ((atan2(y,x)*180)/pi)+ b;
theta2 = ((atan2(y,x)*180)/pi)- b;
else
thetal =('The values of x and y are out of the maneuvering limits') theta2=('Thc values oi x arid y are our oi the maneuvering limits')
end

Claims (81)

  1. 적어도 하나의 빛을 굴절시켜 굴절광을 생성하거나, 회절시켜 회절광을 생성하는 적어도 하나의 옵티컬 소자;
    인체 안에 삽입되기 위해 구현되며, 상기 옵티컬 소자는 구조체 안에 제공되고, 옵티컬 소자는 적어도 하나의 빛을 제1의 각으로 수신 받도록 구조되며, 적어도 하나의 상기 굴절광 또는 상기 회절광을 상기 제1의 각과는 다른 제2의 각으로 생성하는 적어도 하나의 구조체; 및
    상기 옵티컬소자를 제어하고, 적어도 하나의 상기 굴절광 또는 상기 회절광의 상기 제2의 각을 변경하고, 상기 구조체 안에 부분적으로 위치되는 동작 배열;을 포함하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 빛은 레이저 빛임을 특징으로 하는 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2의 각이 일정함을 특징으로 하는 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 옵티컬 소자는 복수이고, 적어도 두 개의 옵티컬 소자는 굴절광 또는 회절광을 생성함을 특징으로 하는 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 옵티컬 소자는 프리즘 혹은 그레이팅(grating)임을 특징으로 하는 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 옵티컬 소자는 가변성 공간 주파수의 그레이팅(grating)임을 특징으로 하는 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 옵티컬 소자는 음향 광학 그레이팅(grating) 임을 특징으로 하는 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 옵티컬 소자는 고정 그레이팅(grating) 임을 특징으로 하는 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 고정 그레이팅(grating)는 홀로그래픽 전달 그레이팅(grating) 혹은 블레이즈드 그레이팅(blazed grating) 중 하나임을 특징으로 하는 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 동작 배열은 적어도 하나의 옵티컬 소자를 제어하고, 상기 굴절광 또는 상기 회절광의 제2의 각 및 광학축을 기준으로 상기 제2의 각과 다른 제3의 각을 변경함을 특징으로 하는 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 동작 배열은 수동적으로, 기계적으로, 전기적으로, 전기기계적으로, 원격 조작으로 중 하나의 방식으로 제어됨을 특징으로 하는 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 동작 배열은 기계적인 배열에 의해 부분적으로 제어됨을 특징으로 하는 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 빛을 제공하는 광섬유 구성을 더 포함함을 특징으로 하는 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 광섬유 구성은 상기 적어도 하나의 옵티컬 소자에 적어도 하나의 빛을 수송함을 특징으로 하는 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 옵티컬 소자에 광학적으로 관련된 적어도 하나의 렌즈를 더 포함함을 특징으로 하는 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    적어도 하나의 옵티컬 소자는 복수의 옵티컬 소자이고,
    상기 렌즈는 옵티컬 소자들 사이의 광파로를 제공함을 특징으로 하는 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 렌즈는 적어도 하나의 옵티컬 소자와 광섬유 구성 사이의 광파로에 제공됨을 특징으로 하는 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 렌즈는 광파로에 옵티컬 소자 뒤에 제공됨을 특징으로 하는 장치.
  19. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 빛을 제공하며, 상기 구조체 안에 타겟 조직으로 적어도 하나의 굴절광 또는 회절광의 수송의 깊이를 조정하는 배열을 더 포함함을 특징으로 하는 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 배열은 제거 레이저, 절개 레이저, 절제 레이저 중 하나를 포함함을 특징으로 하는 장치.
  21. 제1항에 있어서,
    인체 안에 제공되고, 구조체 안에 타겟 조직으로부터 또 다른 빛을 수신받는 수신 배열을 더 포함함을 특징으로 하는 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 빛은 가시광임을 특징으로 하는 장치.
  23. 제21항에 있어서,
    수신 배열은 광 검출기를 포함함을 특징으로 하는 장치.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 광검출기는 CCD, 광섬유 번들, 상보형 CMOS 검출기 중 하나임을 특징으로 하는 장치.
  25. 제23항에 있어서,
    타겟 조직에 적어도 하나의 빛을 제공하고, 인체 안에서 동작하는 추가 배열을 더 포함함을 특징으로 하는 장치.
  26. 제21항에 있어서,
    상기 수신 배열은 타겟 조직의 적어도 하나의 이미지를 제공하며,
    사용자 컨트롤, 자동적으로 중 하나의 방식으로 적어도 하나의 빛의 애플리케이션의 비주얼 컨트롤을 실행하는 특별한 배열을 더 포함함을 특징으로 하는 장치.
  27. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 구조체에 적어도 하나의 빛을 전달하고, 인체로부터 외부에 위치하는 외부 구성을 더 포함함을 특징으로 하는 장치.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 외부 구성은 연속적으로 혹은 동시에 빛의 주파수를 제어함을 특징으로 하는 장치.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 외부 구성은 가변 파장 레이저 배열을 포함함을 특징으로 하는 장치.
  30. 제28항에 있어서,
    회전 모션에서 빛을 이동시키기 위해 분산요소가 회전하는 동안에, 특정 파장 의존 각도에서 방사의 방향으로 빛의 방향을 바꾸거나, 빛을 분산시키는 분산 요소를 더 포함함을 특징으로 하는 장치.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 외부 구성은 방사상으로 적어도 하나의 빛을 움직이기 위해 적어도 하나의 빛의 파장을 조정하거나,
    상기 분산 소자는 적어도 하나의 빛을 움직이기 위해 회전함을 특징으로 하는 장치.
  32. 적어도 하나의 빛을 반사시키는 적어도 두개의 옵티컬 소자;
    인체 안에 삽입되는 적어도 하나의 구조체;를 포함하며,
    상기 옵티컬 소자는 적어도 하나의 구초제 안에 제공되고,
    상기 옵티컬 소자의 제1 구조는 제1의 각으로 적어도 하나의 빛을 수신하기 위해 위치시키거나 제어하고, 광학축을 기준으로 상기 제1의 각과 다른 제2의 각으로 제1의 반사광을 생성하며,
    상기 옵티컬 소자의 제2 구조는 상기 제1의 반사광을 수신하기 위해 구현되고, 광학축을 기준으로 상기 제2의 각과 다른 제3의 각으로 제2의 반사광을 생성함을 특징으로 하는 장치.
  33. 제32항에 있어서,
    하나의 빛의 상기 제2의 각 혹은 상기 제3의 각을 변경하기 위해 제1의 구조 혹은 제2의 구조를 제어하는 상기 동작 배열을 더 포함하며
    상기 동작 배열은 상기 구조체 안에 부분적으로 위치함을 특징으로 하는 장치.
  34. 제32항에 있어서,
    옵티컬 소자의 제3 구조는 적어도 하나의 제2의 반사광을 수신받기 위해 위치시키거나 제어하며, 광학축을 기준으로 제3의 각과 다른 제4의 각으로 제3의 반사광을 생성함을 특징으로 하는 장치.
  35. 제34항에 있어서,
    옵티컬 소자의 제4 구조는 적어도 하나의 제3의 반사광을 수신받기 위해 위치시키거나 제어하며, 광학축을 기준으로 제4의 각과 다른 제5의 각으로 제4의 반사광을 생성함을 특징으로 하는 장치.
  36. 제32항에 있어서,
    제5의 각을 변경하기 위해 옵티컬 소자의 제1 구조 혹은 제2 구조를 제어하는 동작 배열을 더 포함하며,
    상기 동작 배열은 상기 구조체 안에 부분적으로 위치함을 특징으로 하는 장치.
  37. 제 32항에 있어서,
    상기 제2 구조는 제2의 반사광을 생성하며, 원통 모양임을 특징으로 하는 장치.
  38. 제32항에 있어서,
    상기 제1 구조 또는 상기 제2 구조 중 하나는 원뿔 모양을 포함함을 특징으로 하는 장치.
  39. 제37항에 있어서,
    상기 제1 구조는 원뿔 거울을 포함함을 특징으로 하는 장치.
  40. 제37항에 있어서,
    상기 제2 구조는 원뿔 섹션 거울을 포함함을 특징으로 하는 장치.
  41. 제32항에 있어서,
    상기 제3 구조 또는 상기 제4 구조 중 하나는 포물선 모양임을 특징으로 하는 장치.
  42. 제40항에 있어서,
    상기 제3 구조는 포물선 섹션 거울을 포함함을 특징으로 하는 장치.
  43. 제40항에 있어서,
    제4 구조는 포물선 거울을 포함함을 특징으로 하는 장치.
  44. 제32항에 있어서,
    상기 빛은 레이저 빛임을 특징으로 하는 장치.
  45. 제32항에 있어서,
    상기 제2의 각은 균일함을 특징으로 하는 장치.
  46. 제32항에 있어서,
    상기 동작 배열은 반사광의 제2의 각과 반사광의 제3의 각을 변경하기 위해 옵티컬 소자 중 하나를 제어하며,
    상기 제3의 각은 광학축을 기준으로 제2의 각과 다르며,
    상기 제1의 각 및 상기 제2의 각은 균일함을 특징으로 하는 장치.
  47. 제32항에 있어서,
    상기 동작 배열은 수동적으로, 기계적으로, 전기적으로, 전기기계적으로, 원격조작으로 중 하나의 방식으로 제어됨을 특징으로 하는 장치.
  48. 제32항에 있어서,
    상기 동작 배열은 기계적인 배열에 의해서 부분적으로 제어됨을 특징으로 하는 장치.
  49. 제32항에 있어서,
    상기 빛을 제공하는 광섬유 구성을 더 포함함을 특징으로 하는 장치.
  50. 제49항에 있어서,
    상기 광섬유 구성은 적어도 하나의 옵티컬 소자에 빛을 전달함을 특징으로 하는 장치.
  51. 제32항에 있어서,
    옵티컬 소자와 광학적으로 관련된 적어도 하나의 렌즈를 더 포함함을 특징으로 하는 장치.
  52. 제51항에 있어서,
    상기 렌즈는 옵티컬 소자들 사이에 광파로에 위치함을 특징으로 하는 장치.
  53. 제51항에 있어서,
    상기 렌즈는 적어도 하나의 옵티컬 소자와 광섬유 구성 사이의 광파로에 위치함을 특징으로 하는 장치.
  54. 제51항에 있어서,
    상기 렌즈는 광파로의 상기 옵티컬 소자 뒤에 위치함을 특징으로 하는 장치.
  55. 제32항에 있어서,
    적어도 하나의 빛을 제공하고, 구조체 안의 타겟 조직을 향해 반사광의 수송 깊이를 조정하는 또 다른 배열을 포함함을 특징으로 하는 장치.
  56. 제55항에 있어서,
    상기 배열은 제거 레이저, 절개 레이저, 절제 레이저 중 하나를 포함함을 특징으로 하는 장치.
  57. 제32항에 있어서,
    인체 안에 위치하며, 구조체 안에 타겟 조직으로부터 빛을 수신 받는 수신 배열을 더 포함함을 특징으로 하는 장치.
  58. 제57항에 있어서,
    빛은 가시광임을 특징으로 하는 장치.
  59. 제57항에 있어서,
    상기 수신 배열은 광 검출기를 포함함을 특징으로 하는 장치.
  60. 제57항에 있어서,
    상기 광 검출기는 CCD, 광섬유 번들, 상보형 CMOS 검출기 중 하나를 포함함을 특징으로 하는 장치.
  61. 제60항에 있어서,
    인체 안에 위치하고, 타겟 조직에 빛을 제공하는 또 다른 배열을 더 포함함을 특징으로 하는 장치.
  62. 제57항에 있어서,
    상기 수신 배열은 타겟 조직의 이미지를 제공하고, 사용자 컨트롤, 자동적으로 중 하나의 방식으로 적어도 하나의 빛의 애플리케이션의 비주얼 컨트롤을 실행하는 특별한 배열을 더 포함함을 특징으로 하는 장치.
  63. 제32항에 있어서,
    구조체를 향해 빛을 전달하고, 인체 밖에 위치하는 외부 구성을 더 포함함을 특징으로 하는 장치.
  64. 제63항에 있어서,
    상기 외부 구성은 순차적으로 혹은 동시에 빛의 주파수를 제어함을 특징으로 하는 장치.
  65. 제64항에 있어서,
    상기 외부 구성은 가변 파장 레이저 배열을 포함함을 특징으로 하는 장치.
  66. 인체 안에 한 부분을 비추는 패턴을 정의하는 제1 단계 및
    동작 배열을 이용하고, 상기 패턴에 기초하여 빛을 굴절시키거나 회절시키며, 하우징 안에 제공되는 옵티컬소자를 제어하는 제2 단계를 포함하며,
    상기 하우징은 인체 안에 삽입되며,
    상기 동작 배열은 인체 안에 삽입됨을 특징으로 하는 레이저를 조정하고 레이저를 포커싱하는 방법.
  67. 제66항에 있어서,
    적어도 하나의 빛을 제공하는 제3 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 레이저를 조정하고 레이저를 포커싱하는 방법.
  68. 제66항에 있어서,
    상기 굴절광 또는 상기 회절광의 각을 변경하는 옵티컬 소자를 제어하는 제4 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 레이저를 조정하고 레이저를 포커싱하는 방법.
  69. 제66항에 있어서,
    상기 구조체 안에 타겟 조직을 향해 상기 굴절광 또는 상기 회절광의 수송 깊이를 변경하기 위해 빛을 제어하는 제5 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 레이저를 조정하고 레이저를 포커싱하는 방법.
  70. 제66항에 있어서,
    옵티컬 소자의 위치, 옵티컬 소자의 방향성, 굴절광, 회절광 중 하나를 모니터링하는 단계;
    상기의 옵티컬 소자의 위치 혹은 방향성에 기초하여, 적어도 하나의 신호를 생성하는 단계 및
    상기 신호에 기초하여 옵티컬 소자의 위치 혹은 옵티컬 소자의 방향성을 제어하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 레이저를 조정하고 레이저를 포커싱하는 방법.
  71. 인체 안에 한 부분을 비추는 패턴을 정의하고,
    동작 배열을 이용하고, 상기 패턴에 기초하여 빛을 굴절시키거나 회절시키도록 하우징 안에 제공되는 옵티컬 소자를 제어하는 하드웨어 처리 배열을 포함하며,
    상기 하우징은 인체 안에 삽입되며, 상기 동작배열은 인체 안에 삽입됨을 특징으로 하는 레이저 조정 및 레이저 포커싱을 위한 컴퓨터 명령어를 저장하고, 하드웨어 처리 배열에 의해 실행되는 컴퓨터 접근 매체.
  72. 제71항에 있어서,
    상기 처리 배열은 적어도 하나의 빛을 제공하는 소스 배열을 제어함을 특징으로 하는 레이저 조정 및 레이저 포커싱을 위한 컴퓨터 명령어를 저장하고, 하드웨어 처리 배열에 의해 실행되는 컴퓨터 접근 매체.
  73. 제71항에 있어서,
    상기 처리 배열은 광학축을 기준으로 굴절광 또는 회절광의 각도를 변경하기 위해 광학소자를 제어함을 특징으로 하는 레이저 조정 및 레이저 포커싱을 위한 컴퓨터 명령어를 저장하고, 하드웨어 처리 배열에 의해 실행되는 컴퓨터 접근 매체.
  74. 제71항에 있어서,
    상기 처리 배열은 빛의 특색을 보완하고, 인체 안에 타겟 위치로 굴절광 또는 회절광의 수송 깊이를 조정하기 위해 소스 배열을 제어함을 특징으로 하는 레이저 조정 및 레이저 포커싱을 위한 컴퓨터 명령어를 저장하고, 하드웨어 처리 배열에 의해 실행되는 컴퓨터 접근 매체.
  75. 제71항에 있어서,
    상기 처리 배열은 반사광, 굴절광, 회절광, 옵티컬 소자 중 적어도 하나의 위치를 모니터링하고,
    상기 위치 혹은 상기 방향에 기초하여 하나의 신호를 생성하고,
    상기 신호에 기초하여 옵티컬 소자의 위치 혹은 방향을 제어함을 특징으로 하는 레이저 조정 및 레이저 포커싱을 위한 컴퓨터 명령어를 저장하고, 하드웨어 처리 배열에 의해 실행되는 컴퓨터 접근 매체.
  76. 인체 안의 특정위치로부터 인체 안의 타겟 조직을 위치시키는 단계
    인체 안에 있는 하우징을 가진 특정 배열을 사용하여 타겟 조직과 비교하여 장치의 위치를 정하는 단계
    전기 자기적 방사선에 의해 절개된 경로를 조직의 이미지를 통하여 추적하기, 전기 자기적 방사선에 의해 야기된 영역을 정의하기, 실시간으로 전기 자기적 방사선의 위치를 제어하기 중 하나에 의해 컨트롤 데이터를 생성하는 단계 및
    상기 하우징 안에 위치한 동작 배열을 가지고, 상기 컨트롤 데이터에 기초하여, 반사광, 굴절광, 회절광 중 하나를 향하도록 하우징에 위치하는 옵티컬 소자를 제어하는 단계를 포함하는 인체 안에서 타겟 조직을 향하거나, 타겟 조직 위에 레이저를 조정하거나 포커싱하는 방법.
  77. 제76항에 있어서,
    빛은 레이저 빛임을 특징으로 하는 인체 안에서 타겟 조직을 향하거나, 타겟 조직 위에 레이저를 조정하거나 포커싱하는 방법.
  78. 제76항에 있어서,
    상기 경로는 예정 패턴을 기반으로 함을 특징으로 하는 인체 안에서 타겟 조직을 향하거나, 타겟 조직 위에 레이저를 조정하거나 포커싱하는 방법.
  79. 인체안의 특정위치로부터 인체 안의 타겟 조직을 위치시키고,
    인체 안에 있는 하우징을 가진 특정 배열을 사용하여 타겟 조직과 비교하여 장치의 위치를 정하고,
    전기 자기적 방사선에 의해 절개된 경로를 조직의 이미지를 통하여 추적하기, 전기 자기적 방사선에 의해 야기된 영역을 정의하기, 실시간으로 전기 자기적 방사선의 위치를 제어하기 중 하나에 의해 컨트롤 데이터를 생성하고,
    상기 하우징 안에 제공된 적어도 하나의 동작 배열을 가지고, 상기 컨트롤 데이터에 기초하여, 반사광, 굴절광, 회절광 중 하나를 향하도록 하우징에 위치하는 옵티컬 소자를 제어하는 하드웨어 처리 배열을 포함하며,
    레이저 조정 및 레이저 포커싱을 위한 컴퓨터 실행 명령어를 저장하고, 상기 하드웨어 처리 배열에 의해 실행되는 컴퓨터 접근 매체.
  80. 제79항에 있어서,
    상기 빛은 레이저 빛임을 특징으로 하는 레이저 조정 및 레이저 포커싱을 위한 컴퓨터 실행 명령어를 저장하고, 상기 하드웨어 처리 배열에 의해 실행되는 컴퓨터 접근 매체.
  81. 제76항에 있어서,
    상기 경로는 예정 패턴을 기반으로 함을 특징으로 하는 레이저 조정 및 레이저 포커싱을 위한 컴퓨터 실행 명령어를 저장하고, 상기 하드웨어 처리 배열에 의해 실행되는 컴퓨터 접근 매체.
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