KR20150112790A - 광 전달 케이블 및 이를 포함하는 레이저 시스템 - Google Patents

광 전달 케이블 및 이를 포함하는 레이저 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20150112790A
KR20150112790A KR1020150030742A KR20150030742A KR20150112790A KR 20150112790 A KR20150112790 A KR 20150112790A KR 1020150030742 A KR1020150030742 A KR 1020150030742A KR 20150030742 A KR20150030742 A KR 20150030742A KR 20150112790 A KR20150112790 A KR 20150112790A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
target
optical fiber
cable
high energy
thin film
Prior art date
Application number
KR1020150030742A
Other languages
English (en)
Inventor
정문연
송동훈
조원배
Original Assignee
한국전자통신연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전자통신연구원 filed Critical 한국전자통신연구원
Priority to US14/663,085 priority Critical patent/US9877784B2/en
Publication of KR20150112790A publication Critical patent/KR20150112790A/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
    • A61B18/20—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
    • A61B18/22—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser the beam being directed along or through a flexible conduit, e.g. an optical fibre; Couplings or hand-pieces therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/06—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements
    • A61B1/07—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements using light-conductive means, e.g. optical fibres
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N5/0601—Apparatus for use inside the body
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00982—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body combined with or comprising means for visual or photographic inspections inside the body, e.g. endoscopes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
    • A61B18/20—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
    • A61B2018/2035—Beam shaping or redirecting; Optical components therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
    • A61B18/20—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
    • A61B18/22—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser the beam being directed along or through a flexible conduit, e.g. an optical fibre; Couplings or hand-pieces therefor
    • A61B2018/2244—Features of optical fibre cables, e.g. claddings
    • A61N2005/067—

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Otolaryngology (AREA)
  • Laser Surgery Devices (AREA)
  • Radiation-Therapy Devices (AREA)

Abstract

광 전달 케이블은 제 1 광섬유 및 영상 전달 케이블을 포함한다. 제 1 광섬유는 광원으로부터 전달받은 레이저 빔에 의해 고에너지 입자를 생성하여 타겟으로 전달한다. 영상 전달 케이블은 타겟 주위의 영상을 전달한다. 따라서, 종양의 위치를 확인하면서 상대적으로 저출력으로 종양을 치료할 수 있다

Description

광 전달 케이블 및 이를 포함하는 레이저 시스템 {LIGHT TRANSMITTING CABLE AND LASER SYSTEM INCLUDING THE SAME}
본 발명은 광 전달 케이블에 관한 것으로, 보다 상세하게는 종양 치료를 위한 광 전달 케이블 및 이를 포함하는 레이저 시스템에 관한 것이다.
종래의 치료용 레이저 이온 가속 장치를 위해서는 수백 테라와트(TW) 내지 페타와트(PW) 급의 출력이 필요하여 고비용의 단점이 있다. 이는 종양의 위치가 비교적 인체의 내부 깊은 곳에 위치하여 치료를 위해서는 고에너지 이온이 필요하고, 고에너지 이온을 발생시키기 위해서는 고출력의 레이저 시스템이 필요하기 때문이다. 따라서, 저출력으로도 원하는 목적을 달성할 수 있는 레이저 시스템 구조가 필요하다.
본 발명의 실시예는 인체 내부에 삽입되어 종양의 위치를 확인하면서 상대적으로 저출력으로 종양 치료를 할 수 있는 광 전달 케이블을 제공한다.
본 발명의 다른 실시예는 인체 내부에 삽입되어 종양의 위치를 확인하면서 상대적으로 저출력으로 종양 치료를 할 수 있는 광 전달 케이블을 포함하는 레이저 시스템을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 광 전달 케이블은, 레이저 치료를 위한 광 전달 케이블로서, 제 1 광섬유 및 영상 전달 케이블을 포함한다. 제 1 광섬유는 광원으로부터 전달받은 레이저 빔에 의해 고에너지 입자를 생성하여 타겟으로 전달한다. 영상 전달 케이블은 타겟 주위의 영상을 전달한다.
일 실시예에서, 상기 제 1 광섬유를 통해 전달되는 레이저 빔은 펨토초, 피코초 또는 나노초 레이저 빔일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제 1 광섬유는, 상기 전달받은 레이저 빔을 포커싱하기 위한 렌즈를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제 1 광섬유는, 상기 전달받은 레이저 빔에 의해 상기 고에너지 입자를 발생하는 박막을 포함할 수 있다. 또한 상기 박막은 상기 렌즈의 초점거리에 위치할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 광 전달 케이블은 차단판을 더 포함할 수 있다. 상기 차단판은, 상기 제 1 광섬유에 의해 발생한 상기 고에너지 입자가 상기 타겟 이외의 부분으로 진행하는 것을 차단하기 위해, 상기 제 1 광섬유의 박막으로부터 일정 거리 이격되어 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 박막은 수소 원자 또는 탄소 원자를 포함하며, 상기 레이저 빔에 의해 상기 고에너지 입자로서 양성자를 발생할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 영상 전달 케이블은 상기 타겟으로부터 반사된 가시 광선을 전달하는 제 2 광케이블일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 영상 전달 케이블의 일단에는 상기 타겟을 촬영하기 위한 카메라가 장착되고, 상기 카메라는 촬영된 영상을 전기 신호로 변환하여 상기 영상 전달 케이블을 통해 전달될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 시스템은 레이저 광원 및 광 전달 케이블을 포함한다. 상기 광 전달 케이블은, 광원으로부터 전달받은 레이저 빔에 의해 고에너지 입자를 생성하여 타겟으로 전달하는 적어도 하나의 제 1 광섬유 및 타겟 주위의 영상을 전달하기 위한 영상 전달 케이블을 포함한다.
일 실시예에서, 제 1 광섬유는, 상기 전달받은 레이저 빔에 의해 상기 고에너지 입자를 발생하는 박막을 포함하고, 상기 박막은 상기 렌즈의 초점거리에 위치할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 영상 전달 케이블은 상기 타겟 부근을 관찰할 수 있는 내시경으로 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 영상 전달 케이블의 일단에는 상기 타겟 부근의 영상을 촬영하는 카메라가 구비되고, 상기 영상 전달 케이블은 상기 카메라로부터 생성된 전기 신호를 전달할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 영상 전달 케이블은 상기 타겟 부근으로부터 입사되는 가시광선을 전달하는 광케이블일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 레이저 시스템은, 상기 광 전달 케이블의 일단에 구비되어 상기 제 1 광섬유에 의해 발생한 상기 고에너지 입자가 상기 타겟 이외의 부분으로 진행하는 것을 차단하는 차단판을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 차단판은, 상기 차단판과 상기 광 전달 케이블의 박막으로부터의 거리가 조정 가능하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 광 전달 케이블 및 이를 포함하는 레이저 시스템에 의하면, 종양의 위치를 확인하면서 상대적으로 저출력으로 종양을 치료할 수 있다.
도 1은 종래의 내시경 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 시스템을 나타내는 도면이다.
도 3a, 3b 및 3c는 본 발명의 실시예에 따른 광 전달 케이블 및 그 단면을 나타내는 도면이다.
도 4a 및 4b는 본 발명의 실시예에 따른 광 전달 케이블 일단의 박막 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 및 5b는 인체의 종양을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 차단판을 구비한 레이저 시스템을 나타내는 도면이다.
도 7은 도 6의 레이저 시스템에 따라 인체의 종양을 치료하는 상황을 예시하는 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않도록 하기 위해 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다. 또한 본 발명은 여기에서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 여기에서 설명되는 실시 예은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여 제공되는 것이다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
피코초~ 펨토초 레이저 광을 박막에 집속 시키면 양성자 혹은 탄소이온이 가속될 수 있다. 이온 가속 모델은 두 가지가 있다. 첫째로, Target normal sheath acelleration(TNSA)은 레이저의 세기가 1020 W/cm2 이하로 약할 경우이다. 레이저 빔이 박막에 입사되면 박막 속의 전자들이 가속되어 박막의 배면(rear surface)이나 배면으로부터 떨어져 나와 전자구름(electron clouding) 형태로 순간적으로 존재한다. 그때 박막 내부의 양성자 또는 양이온이 남게 되고 배면의 전자구름과 양이온 사이에 1012 V/cm 이상의 매우 큰 전기장이 형성된다. 이 전기장에 의해 양이온은 전자구름을 향하여 가속된다. 그 에너지가 200MeV 에 이르면 체내 15cm 이상의 깊은 곳의 종양에 도달할 수 있다. 이 때 레이저 빔이 박막 타겟의 입사 각도에 무관하게 이온들은 타겟 박막의 표면에 수직 방향으로 가속되므로 TNSA 모델이라 한다. 둘째, Radiation pressure 모델이다. 레이저의 세기가 1021 W/cm2 이상이 되면 TNSA모델과 다르게 레이저 빔의 진행 방향으로 이온들이 가속된다. Radiation pressure 은 전자기학적 로렌츠 힘(Lorentz force)에 따른 모델이다. 로렌츠 힘(Lorentz force)은 전하를 띤 물체가 전자기장 안에서 받는 힘이다. 물체는 전기장 안에서 qE의 을 받고, 자기장 qv×B의 힘을 받는다. 로렌츠 힘은 이 두 힘의 합 (F = q(E + q×B))이다. 여기서 E는 전기장, B는 자기장이고, q는 입자의 전하량이며, v는 입자의 속력이다. 또한 ×는 외적을 뜻한다. 레이저의 세기에 따라 이온의 가속 원리가 달라진다. Radiation pressure 모델이 적용된 이온들은 가속에너지가 크며 TNSA모델이 적용된 이온의 에너지는 Radiation pressure 모델 적용 에너지 보다 작다. 일반적으로 레이저의 세기는 증폭단의 크기에 따라 달라진다. 증폭단 구성에는 비용이 필요해 진다. 즉 Radiation pressure 이온 가속에는 보다 큰 비용이 든다. 그러나, TNSA 모델에 따른 이온 가속은 문제가 있다. 현재의 레이저 세기로는 70MeV 이상의 에너지를 얻기는 힘들다. 70MeV의 에너지로는 인체의 치료 가능한 종양의 종류가 많지 않다.
따라서 저에너지로 인체 내 종양을 치료하기 위한 새로운 구성이 필요하다. 이하 본 발명의 구성에 대해 설명하기로 한다. 먼저 기존의 내시경을 설명하기로 한다.
도 1은 종래의 내시경 구조를 나타내는 도면이다.
도 1에는 위장(100) 내부를 관찰하기 위한 내시경(110), 조명부(115) 및 영상처리부(130)가 도시되어 있다. 조명부(115)는 위장(100) 내벽에 조명을 비출 수 있다. 조명부(115)로부터 발생하는 빛은 두가지 방식에 의해 전달될 수 있다. 첫째로, 조명부(115)가 광원을 가지고 있으며, 광원에서 빛을 발생하는 경우이다. 이 경우 조명부는 광원에서의 빛을 생성하기 위한 전기 에너지를 내시경(110) 내 전선을 통해 전달받을 수 있다. 두번째로, 조명부(115)가 내시경(110) 내의 광 전달 케이블, 예를 들면 광섬유를 통해 전달받은 빛을 내보내기만 하는 경우이다. 이 경우, 광원은 조명부(115)가 아닌 영상 처리부(130) 또는 기타 다른 구성요소에 포함될 수 있다. 위장(100) 내벽에서 반사된 가시광선을 영상신호로 변환하는 방식도 두 가지가 있을 수 있다. 첫째로, 내시경(110)의 일단(조명부 근방)에 소형 카메라가 내장되어, 위장(100) 내벽에서 반사된 빛을 전기적 신호로 변환하여 내시경(110) 내의 신호 전달용 전선에 의해 영상 처리부(130)로 전달할 수 있다. 이 경우, 영상 처리부(130)는 전기 신호를 처리하게 된다. 두번째로, 위장(100) 내벽에서 반사된 빛이 가시광선의 형태로 내시경(110) 내의 광섬유를 통해 영상 처리부(130)로 전달될 수 있다. 이 경우, 영상 처리부(130)는 가시 광선을 전기 신호로 변환하여 영상 신호를 생성할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 레이저 시스템은 광 전달 케이블(200), 레이저 광원(250) 및 영상 처리부(270)를 포함한다. 광 전달 케이블(200)은 제 1 광섬유(210) 및 영상 전달 케이블(230)을 포함한다. 광 전달 케이블(200)은 광원(250)으로부터 전달받은 레이저 빔(213)에 의해 고에너지 입자(215)를 생성하여 타겟(220)으로 전달한다. 영상 전달 케이블(230)은 타겟(220) 주위의 영상을 가시광선(235) 형태로 수신하여 영상 신호(233)로서 영상 처리부(270)로 전달한다. 또한, 광 전달 케이블(200)은 레이저 빔(213)에 의해 고에너지 입자(215)를 생성하기 위한 입자 생성부(215)를 포함한다. 후술하는 바와 같이, 입자 생성부(215)는 렌즈 및 박막을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 광 전달 케이블(200)은 종양 치료를 위한 고에너지 입자(215)를 생성하기 위한 제 1 광섬유(210) 및 영상 전달 케이블(230)을 일체형으로서 패키징되어 구성될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 광 전달 케이블(200)에 의하면, 인체 내부의 장기 조직에 위치한 종양을 시각적으로 확인함과 동시에, 고에너지 입자를 생성함으로써 작은 에너지로 종양 치료가 가능하게 된다. 본 발명의 실시예에 따른 광 전달 케이블(200) 및 이를 포함하는 레이저 시스템의 구성 및 동작에 대하여는 도 3a 내지 도 7을 참조하여 더욱 자세하게 설명하기로 한다.
도 3a, 3b 및 3c는 본 발명의 실시예에 따른 광 전달 케이블 및 그 단면을 나타내는 도면이다.
도 3a를 참조하면, 위장(300) 내에 광 전달 케이블(310)이 삽입된 상황이 도시되어 있다. 도 1과는 달리, 도 3a의 광 전달 케이블(310)은 내시경의 기능 이외에 종양 제거 목적의 입자 발생기의 기능도 포함하게 된다.
도 3b 및 3c는 도 3a의 광 전달 케이블(310)을 단면 A를 따라 도시한 도면이다. 도 3b 및 3c를 함께 참조하면, 광 전달 케이블(310)은 제 1 광섬유(311) 및 영상 전달 케이블(313)을 포함할 수 있다. 제 1 광섬유(311)는 복수의 광섬유들(312)의 다발로 구성될 수 있다. 각각의 광섬유 다발(312)들은 레이저 광원으로부터 전달된 레이저 빔을 전달할 수 있다. 영상 전달 케이블(313) 또한 단일 광섬유로 구성될 수도 있으나, 도 3b 및 3c에 도시된 바와 같이 복수의 광섬유(314)로 구성될 수도 있다. 본 발명의 실시예에 따른 광 전달 케이블(310)에 의하면, 이온가속용 레이저 광원 전송용 광섬유 다발인 제 1 광섬유(311) 및 내시경용 영상 전달 케이블(313)을 일체형으로 묶어 패키징하여 구성된다. 상기 제 1 광섬유(311)는 복수의 광섬유 다발로 구성될 수 있으며, 이온가속용 피코초~펨토초 레이저 광원(미도시)으로부터 생성된 레이저 빔을 전달할 수 있다. 상술한 바와 같이 패키징된 광 전달 케이블(310)은 위장(300) 내부의 종양 근처에 접근하게 된다. 이 경우, 광 전달 케이블(310) 내의 내시경 용 영상 전달 케이블(313)을 통해 접근할 수 있다. 종양의 위치를 확인한 후에, 이온가속용 피코초~펨토초 레이저 광원(미도시)에 의해 레이저 빔을 생성하고, 제 1 광섬유(311)에 의해 레이저 빔이 전달되어 제 1 광섬유(311) 일단에서 양성자, 혹은 탄소 이온 등이 종양에 투사되게 된다. 도 3a 내지 3c에는 제 1 광섬유(311) 일단에서 양성자, 혹은 탄소 이온을 발생하는 구체적 구성에 대해서는 도시되지 않았다. 제 1 광섬유(311) 일단에서 양성자, 혹은 탄소 이온을 발생하는 구체적 구성에 대해서는 도 4a 및 4b를 참조하여 후술하기로 한다.
도 4a 및 4b는 본 발명의 실시예에 따른 광 전달 케이블 일단의 박막 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4a를 참조하면, 도 3a와 유사하게 위장(400) 내에 광 전달 케이블(410)이 삽입된 상황이 도시되어 있다. 전술한 바와 같이, 도 4a에 도시된, 본 발명의 실시예에 따른 광 전달 케이블(410)은 내시경의 기능 이외에 종양 제거 목적의 입자 발생기의 기능도 포함하게 된다.
도 4b를 참조하면, 도 4a에 도시된 광 전달 케이블(410) 말단의 구조, 즉 단면 B를 따라 나타낸 구조가 개략적으로 도시되어 있다. 광 전달 케이블(410) 말단은 렌즈(415) 및 박막(417)을 포함한다. 렌즈(415)는 단일 렌즈일 수도 있고, 복수의 렌즈들로 구성된 렌즈군일 수도 있다. 렌즈(415)는 광 전달 케이블(410)의 제 1 광섬유(411)에 의해 전달된 레이저 빔(419)을 굴절시킨다. 굴절된 레이저 빔(420)의 초점거리 위치에 박막(417)이 위치하게 된다. 즉, 렌즈(415)는 제 1 광섬유(411)에서 출사된 레이저 빔(419)을 집속하여 초점 거리에서 상대적으로 높은 강도의 레이저 빔을 얻게 하는 용도를 갖는 집속 렌즈의 역할을 한다.
렌즈(415)의 초점 거리에는 박막(417)이 위치하고, 렌즈(415)에 의해 집속된 레이저 빔(420)이 박막(417)에 입사한다. 박막(417)에 레이저 빔(420)이 입사하면 양성자 또는 탄소 이온 등의 중입자가 발생하게 된다. 박막(417)은 이와 같은 입자 발생용 타겟의 역할을 하게 된다.
박막(417)이 양성자 발생용 타겟인 경우, 금속 박막 배면에 흡착된 습기로부터 양성자가 가속될 수 있다. 다른 실시예에서, 박막 내에 수소 원자가 함유될 수도 있다. 또다른 실시예에서, 탄소 이온을 가속하는 경우, 플라스틱으로 형성된 박막 내에서 탄소 원자가 이온화 되어 탄소 이온이 가속될 수도 있다. 또한, 실리콘으로 형성된 박막 속의 탄소 원자나 실리콘 원자가 이온화 되어 가속될 수 도 있다.
도 5a 및 5b는 인체의 종양을 나타내는 도면이다. 도 5a를 참조하면, 인체의 식도, 기도, 위장, 대장 등 체외와 연결될 수 있고 광섬유 다발들이 유입될 수 있는 특정 장기(510)에 종양(520)의 모습을 모식적으로 간략히 도식되어 있다. 도 5b를 참조하면, 도 5a에 도식된 장기(510) 및 종양(520)이 보다 상세히 도식되어 있다. 도 5a에 도시된 종양(520)을 본 발명의 실시예에 따른 레이저 시스템을 통해 제거하는 과정은 도 7을 통해 자세히 후술하기로 한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 차단판을 구비한 레이저 시스템을 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 레이저 시스템은 레이저 광원(610), 제 1 광섬유(630), 영상 전달 케이블(650) 및 차단판(690)을 포함한다. 제 1 광섬유(630)는 박막(670) 및 렌즈를 포함할 수 있다. 도 6에서 렌즈는 도시되지 않았다.
제 1 광섬유(630)를 통해 전달된 레이저 빔이 렌즈를 통해 집속되어 초점거리 상의 박막(670)에 입사되면, 박막(670)으로부터 가속된 고에너지 입자(680)가 생성된다. 상술한 바와 같이, 상기 고에너지 입자(680)는 양성자 또는 이온일 수 있다. 차단판(690)은 박막(670)으로부터 거리 d만큼 커버하여 고에너지 입자(680)가 종양 이외의 신체 조직으로 진행하는 것을 방지한다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 레이저 시스템에 의하면, 차단판(680) 끝단과 박막(670) 사이의 거리 d가 조절 가능하도록 구성된다.
도 7은 도 6의 레이저 시스템에 따라 인체의 종양을 치료하는 상황을 예시하는 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 레이저 시스템은 레이저 광원(710), 제 1 광섬유(730), 영상 전달 케이블(750) 및 차단판(790)을 포함한다. 제 1 광섬유(730)는 박막(770) 및 렌즈를 포함할 수 있다. 도 7에서 렌즈는 도시되지 않았다. 또한, 도 7에는 도 5a와 같이 모식적으로 도식된 장기(760) 및 종양(765)가 도시되어 있다.
제 1 광섬유(730)를 통해 전달된 레이저 빔이 렌즈를 통해 집속되어 초점거리 상의 박막(770)에 입사되면, 박막(770)으로부터 가속된 고에너지 입자(780)가 생성된다. 상술한 바와 같이, 상기 고에너지 입자(780)는 양성자 또는 이온일 수 있다. 차단판(790)은 박막(770)으로부터 거리 d만큼 커버하여 고에너지 입자(780)가 종양(765) 이외의 신체 조직으로 진행하는 것을 방지한다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위와 기술적 사상에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변경이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 위장 110: 내시경
115: 조명부 200: 광 전달 케이블
210: 제 1 광섬유 230: 영상 전달 케이블

Claims (15)

  1. 레이저 치료를 위한 광 전달 케이블로서,
    광원으로부터 전달받은 레이저 빔에 의해 고에너지 입자를 생성하여 타겟으로 전달하는 적어도 하나의 제 1 광섬유; 및
    타겟 주위의 영상을 전달하기 위한 영상 전달 케이블을 포함하는, 광 전달 케이블.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 광섬유를 통해 전달되는 레이저 빔은 펨토초, 피코초 또는 나노초 레이저 빔인 것을 특징으로 하는, 광 전달 케이블.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 광섬유는, 상기 전달받은 레이저 빔을 포커싱하기 위한 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는, 광 전달 케이블.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 광섬유는, 상기 전달받은 레이저 빔에 의해 상기 고에너지 입자를 발생하는 박막을 포함하고,
    상기 박막은 상기 렌즈의 초점거리에 위치하는 것을 특징으로 하는, 광 전달 케이블.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 광섬유에 의해 발생한 상기 고에너지 입자가 상기 타겟 이외의 부분으로 진행하는 것을 차단하기 위해, 상기 제 1 광섬유의 박막으로부터 일정 거리 이격되어 배치되는 차단판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 광 전달 케이블.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 박막은 수소 원자 또는 탄소 원자를 포함하며, 상기 레이저 빔에 의해 상기 고에너지 입자로서 양성자를 발생하는 것을 특징으로 하는, 광 전달 케이블.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 영상 전달 케이블은 상기 타겟으로부터 반사된 가시 광선을 전달하는 제 2 광케이블인 것을 특징으로 하는, 광 전달 케이블.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 영상 전달 케이블의 일단에는 상기 타겟을 촬영하기 위한 카메라가 장착되고, 상기 카메라는 촬영된 영상을 전기 신호로 변환하여 상기 영상 전달 케이블을 통해 전달하는 것을 특징으로 하는, 광 전달 케이블.
  9. 레이저 광원; 및
    광 전달 케이블을 포함하는 레이저 시스템에 있어서,
    상기 광 전달 케이블은, 광원으로부터 전달받은 레이저 빔에 의해 고에너지 입자를 생성하여 타겟으로 전달하는 적어도 하나의 제 1 광섬유 및 타겟 주위의 영상을 전달하기 위한 영상 전달 케이블을 포함하는, 레이저 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    제 1 광섬유는, 상기 전달받은 레이저 빔에 의해 상기 고에너지 입자를 발생하는 박막을 포함하고,
    상기 박막은 상기 렌즈의 초점거리에 위치하는 것을 특징으로 하는, 레이저 시스템.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 영상 전달 케이블은 상기 타겟 부근을 관찰할 수 있는 내시경으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 레이저 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 영상 전달 케이블의 일단에는 상기 타겟 부근의 영상을 촬영하는 카메라가 구비되고, 상기 영상 전달 케이블은 상기 카메라로부터 생성된 전기 신호를 전달하는 것을 특징으로 하는, 레이저 시스템.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 영상 전달 케이블은 상기 타겟 부근으로부터 입사되는 가시광선을 전달하는 광케이블인 것을 특징으로 하는, 레이저 시스템.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 광 전달 케이블의 일단에 구비되어, 상기 제 1 광섬유에 의해 발생한 상기 고에너지 입자가 상기 타겟 이외의 부분으로 진행하는 것을 차단하는 차단판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 레이저 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 차단판은, 상기 차단판과 상기 광 전달 케이블의 박막으로부터의 거리가 조정 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 레이저 시스템.
KR1020150030742A 2014-03-28 2015-03-05 광 전달 케이블 및 이를 포함하는 레이저 시스템 KR20150112790A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/663,085 US9877784B2 (en) 2014-03-28 2015-03-19 Light transmitting cable and laser system including the same

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20140037003 2014-03-28
KR1020140037003 2014-03-28
KR1020140157417 2014-11-12
KR1020140157417A KR20150114376A (ko) 2014-03-28 2014-11-12 광 전달 케이블 및 이를 포함하는 레이저 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150112790A true KR20150112790A (ko) 2015-10-07

Family

ID=54347103

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140157417A KR20150114376A (ko) 2014-03-28 2014-11-12 광 전달 케이블 및 이를 포함하는 레이저 시스템
KR1020150030742A KR20150112790A (ko) 2014-03-28 2015-03-05 광 전달 케이블 및 이를 포함하는 레이저 시스템

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140157417A KR20150114376A (ko) 2014-03-28 2014-11-12 광 전달 케이블 및 이를 포함하는 레이저 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (2) KR20150114376A (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102447033B1 (ko) * 2020-06-23 2022-09-26 주식회사 아모스팜 암치료에서 국소표적용 광역동 치료장치 및 그 제어방법
US11806548B2 (en) 2020-06-23 2023-11-07 Amos Pharm Co., Ltd. Photodynamic therapy apparatus for local targeting in cancer treatment and control method therefor

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150114376A (ko) 2015-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2803312A1 (en) Light irradiation device, scanning endoscopic apparatus, light irradiation device manufacturing method, and scanning endoscope manufacturing method
WO2015169011A1 (zh) 超高能电子束或光子束放射治疗机器人系统
WO2012112894A3 (en) Focusing a charged particle imaging system
FR2725357A1 (fr) Dispositif de radiotherapie equipe d'une source de rayons x a faible dose de localisation et d'imagerie d'investigation
US20130261369A1 (en) Target for generating ion and treatment apparatus using the same
MX2016008457A (es) Sistema de visualizacion de tco para microscopio quirurgico con un campo de vision menos amplio.
TWI423738B (zh) A method and apparatus for generating high density hollow electron cloud instantaneously by laser
KR20160133112A (ko) 복수개의 광경로를 갖는 구강스캐너
US9877784B2 (en) Light transmitting cable and laser system including the same
KR20150112790A (ko) 광 전달 케이블 및 이를 포함하는 레이저 시스템
US20110139997A1 (en) Ion transporter, ion transport method, ion beam irradiator, and medical particle beam irradiator
KR101809090B1 (ko) 붕소중성자포획 치료 빔라인 장치
EP3095306A1 (en) Beam focusing and accelerating system
US20150038761A1 (en) Graphene-au nanoplate structure, method for fabricating the same, and method for accelerating carbon ions using the graphene-au nanoplate structure
CN102819113A (zh) 激光光束匀化装置
JP2007020939A (ja) 内視鏡装置
EP2048690A2 (en) Charged particle beam reflector device and electron microscope
CN210093637U (zh) 一种离子加速器
KR20140138688A (ko) 주사 x-선 빔을 생성하기 위한 전자기 주사 장치
KR101439209B1 (ko) 에어 분사 방식을 갖는 연엑스선 이오나이저
JP2011108579A (ja) 荷電粒子加速方法及び荷電粒子加速装置、粒子線照射装置、医療用粒子線照射装置
WO2015056835A1 (ko) 비대칭 돌출부를 갖는 공진기를 적용한 선형 가속기
CN205722827U (zh) 一种中子源
JPS58145049A (ja) 小型ｘ線管球
JP2005100911A (ja) 高速連続撮影電子顕微鏡

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application