KR920003891B1 - 의학 레이저를 사용하는 화이버 광학장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

의학 레이저를 사용하는 화이버 광학장치

제 1 도는 레이저원으로부터의 광을 수광하도록 연결된 레이저 카테테르를 도시하며, 광학 화이버를 노출시키도록 절결한 카테테르 슬리브 부분을 도시한 도면.

제 2 도는 레이저 카테테르 팁과 광학 화이버를 도시한 본 발명의 장치의 사시도.

제 3 도는 제 2 도에 도시한 장치의 성분 부품의 분해 사시도.

제 4 도는 광학 화이버를 수용하는 세장형 광학 화이버 홀더의 확대도.

제 5 도는 제 2 도의 5-5선에 따라 취한 레이저 카테테르 팁의 확대단면도.

제 6 도는 화이버 홀더 슬리브 내측에 설치된 광학 화이버 홀더를 보여주는, 제 5 도의 6-6선에 따라 취한 단면도.

제 7 도는 다른 실시예로서, 상부에 원추형 외피를 갖는 레이저 카테테르 팁의 말단부의 단면도.

제 8 도는 출력 빔을 제공하도록 입력 빔에 촛점 맞추는 렌즈를 도시하는 개략도.

제 9a 도 내지 제 9c 도는 출력 빔에 대해 원추형 외피의 크기를 변경한 3가지 구조를 도시한 도면.

제 10 도는 렌즈가 슬리브의 단부 너머로 연장되는 카테테르 팁의 다른 실시예의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

12 : 화이버 14 : 조립체

20 : 화이버 홀더 슬리브 24 : 화이버 홀더

52 : 렌즈

본 발명은 레이저 방사 촛점 맞추기 및 국부적인 긴 단면축소부로 된 허리부를 갖는 빔을 제공하는 개선된 렌즈구조 및 그 제조방법에 관한 것이다. 특히 본 발명은 레이저 장치로 신체조직이나 체내 혹은 인체상의 생물성 혹은 비생물성 성장체, 침착체 또는 폐색물을 제거, 관통 또는 처리하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

의학 및 치과용 수술에 있어 레이저 방사체 사용은 다년간 중요성이 가중되어 왔으며, 비뇨학, 골학, 위학, 심장학, 안과학등의 각종 의학 분야에서 외과수술 및 치료용으로도 사용되고 있다. 원자외선부터 가시스펙트럼을 거쳐 원적외선까지의 파장 범위가 용도에 따라 사용되고 있다. 특히, 레이저 광은 광학 도파관을 통해 수술부위나 외과수술 부위에 전달된다. 화이버의 출력단에 있는 렌즈는 레이저 방사 강도를 증가시키도록 사용할 수 있다.

본 발명은 적합한 실시예에서 레이저 카테테르로서의 기능을 하는 광학 장치로 구성된다. 광학 장치는 약 2.0 이상의 응집 계수를 갖는 비교적 비응집성인 광원을 포함한다. 광원에서 발광된 광은 최소 요부 및 최소 요부 반경(γ_W)을 갖는다. 적합한 실시예에서, 광원은 멀티모드 광학 화이버에 결합된 레이저로 구성되며 최소 요부 반경은 광학 화이버의 코어 반경과 같다. 렌즈는 광학 화이버로부터 광의 입력 빔을 수용하며 입력 빔은 빔 차단 반경(γ_L)에서 렌즈에 의해 차단된다. 렌즈의 전방 주평면은 입력 빔의 최소 요부로부터 거리(S)만큼 격리되어 있다. 빔 차단 반경(γ_L)을 최소 요부 반경(γ_W)로 나누면 광학 화이버 코어의 반경, 또는 최소 요부 반경에 의존되는 값을 갖는 인자(R)가 나온다. 인자(R)는 1.5와 2배의 입력 요부 반경 γ_W(밀리미터 단위)으로 나눈 4.0 이하인 값 X 사이에 있게된다. 렌즈는 거리(S)에 대한 촛점거리의 비율이 0.25 내지 0.95가 되도록 렌즈의 전방 주평면과 최소 요부 간의 거리(S)에 따라 선택된 촛점 거리 F를 갖는다.

적합한 실시예에서, 레이저 카테테르는 여러가지 크기의 중공팁을 포함하는 교환 가능 악세사리를 사용한다. 이런 중공 팁은 출력 레이저 빔의 절단 동작을 촉각으로 결정하는데 사용할 수 있다. 한 실시예에서, 중공 팁은 렌즈간의 위치와 출력 빔의 최소 요부 반경의 위치를 결정한다. 다른 실시예에서, 중공 팁은 출력 빔의 최소 요부 반경 위치까지 연장된다. 또 다른 실시예에서, 중공 팁은 국부 위치에서 최소 요부 반경 위치에 연결된다.

본 발명의 다른 실시예에서, 렌즈는 카테테르 팁 조립체에 국부적으로 배치된 굴절면을 갖는다. 렌즈는 카테테르 팁 조립체의 외경과 거의 같은 직경을 갖는다. 이런 렌즈는 의료용으로 사용될 수 있으며, 렌즈 촛점 요부력이 재료에 닿지 않은 상태로 조직이나 기타 생체 재료의 치료에 사용되며, 그후 조직이나 기타 생체 재료를, 렌즈 표면을 재료에 접촉시키면서 가열하는데 사용된다. 적합하게는, 촛점 형성된 빔은 적어도 1㎜의 촛점 거리를 가지며 최소 요부 반경이 0.25㎜이하이고 렌즈 후방 주평면으로부터 적어도 3㎜거리에 배치된다.

제 1 도에 도시한 바와 같이, 레이저 카테테르는 광학 화이버(12)등의 도파관과 말단 팁 조립체(14)를 포함한다. 레이저(16)등의 광원은 광학 화이버(12)에 광을 공급하도록 결합된다. 광의 파장은 특히 의료용으로 적합하게 선택되며, 예를들어, 가시, 자외 혹은 적외 파장 범위에 있을 수 있다. 광은 화이버(12)를 통과하고 말단 팁 조립체(14)에서 카테테르(10)를 떠난다. 제 2 도, 제 3 도, 제 4 도 및 제 5 도에 도시한 바와 같이, 말단 팁 조립체(14)는 화이버 홀더 슬리브(20), 렌즈 마운트 슬리브(22), 화이버 홀더(24) (제 3 도 및 제 4 도) 및 렌즈 마운트(26) (제 3 도)를 포함하며, 각각은 내구성 내열내식 재료로 구성된다. 반경화된 황동합금은 수백만분의 1인치 두께의 금(15)과 수백만분이 1인치의 니켈스트라이크(5)로 구성되는 외부 보호 도금과 조합하여 구성부품(20,22,24,26)에 사용하고 있다.

화이버 홀더 슬리브(20)는 제 3 도에 도시한 바와 같이 선단 슬리브(30), 중앙 슬리브(32) 및 말단부(32)를 가진다. 여기서 사용하는 선단부 및 말단부라는 용어는 화이버(12)에 광을 공급하는 레이저(16)에 근접하여 사용된다. 화이버 홀더(20)는 원통형이며 그 길이 전체에 균일한 직경의 축방향 보어(38 : 제 3 도)를 갖는다. 화이버 슬리브(20)의 말단부(34)는 감소된 외경을 제공하도록 중앙부(32)에 대해 감소된 벽두께를 갖는다. 나사(40)는 그 외면에 배치되어 있다.

렌즈 마운트 슬리브(22)는 원통형이며 내부를 관통하는 균일 직경 보어(42) (제 3 도) 를 가진다. 제 5도에 도시한 바와 같이, 암나사(44)는 화이버 홀더 슬리브(20)의 말단 슬리브(34)상에 있는 수나사(40)와 결합하도록 렌즈 슬리브의 선단부(46)에 마련되어 있다. 렌즈 슬리브(22)는 렌즈 슬리브(22)의 선단부(46)가 슬리브(20)의 중앙부(32)상의 견부(48)와 맞닿을때까지 암나사(44)에 화이버 홀더 슬리브(20)의 수나사(40)를 결합함으로써 화이버 홀더 슬리브(20)에 고정된다. 렌즈 슬리브(22)와 화이버 홀드 슬리브(20)간의 수밀체는 적당한 와셔, 가스켓 또는 밀봉체 합성물을 사용하여 제공할 수도 있다. 렌즈 슬리브(22)와 화이버 홀더 슬리브(20)의 중앙 슬리브(32)의 외경은 그 경계면에서 동일하게 되어 있어 카테테르 팁 조립체(14)내에 연장면 불균일을 회피하게 되어 있다.

렌즈 마운트(26)는 그 말단부에서 주면에 배치된 복수개의 가지(50)를 갖는 원통형 슬리브를 포함한다. 이들 가지(50)는 렌즈 마운트(26)내에서 렌즈(52)를 파지 및 유지하는 역할을 한다. 각 가지(50)는 스페이서부(54)와 리테이너부(56)로 구성된다. 렌즈(52)는 렌즈(52)의 입력측 주변 단부가 스페이서부(54)의 견부(58)상에 놓이도록 렌즈 마운트(26)의 가지(50)내에 끼인다. 가지(50)의 리테이너부(56)는 렌즈를 떠나는 레이저 광을 차단하지 않고 렌즈(52)를 제위치에 유지하도록 렌즈(52) 주위 단부를 통해 약간 찌그러져 있다. 가지(50)의 스페이서부(54)는 유체 흐름을 위한 측부 개구(64) (제 5 도 )를 제공하도록 렌즈 마운트(26)의 본체(60)로 부터 렌즈(52)를 격리한다. 렌즈 마운트(26)의 본체(60)는 렌즈 슬리브 말단부(66)로 미끄러져 들어갈 수 있는 크기로 되어 있다. 말단부(66)는 렌즈 슬리브(22)의 선단부에 비해 벽두께가 얇게 되어 있는 렌즈 마운트(26)를 수용하도록 내경이 증가되어 있다. 슬리브(22)는 렌즈 마운트(26)의 본체의 선단에 맞닿는 견부(71 ; 제 5 도)를 포함한다. 렌즈 마운트(26)의 내경은 화이버 홀더 슬리브(20)의 내경과 같다. 렌즈(52)의 직경은 렌즈 슬리브(22)의 말단부 내경과 렌즈 마운트(26)내겨의 중간정도이어서 렌즈(52)의 주위 단부와 렌즈 슬리브(22)의 말단부(66)사이에 유체 유동 개구를 제공한다. 가지(50)의 존재로 인해, 이 개구는 쪼개진 환형 형태로 되어 있다. 렌즈 마운트(26)는 억지 끼움으로 렌즈 말단부(66)내에 유지되고, 적합하게는 시아노 아크릴레이트등의 내열 및 내액 슬리브와 조합하여 유지된다.

적합한 실시예의 렌즈(52)는 C축이 렌즈(52)의 광축에 정렬된 사파이어로 구성된 편평 볼록 구면렌즈이다. 사파이어가 구면 수차를 감소시키는데 있어 유리하다는 것은 공지되어 있다. 렌즈의 직경은 후술하는 바와 같이 광학 화이버의 특성에 따라 선택된다. 그러나, 적합한 최대 직경은 약 4㎜이다. 다른 실시예는 각각 최대 렌즈 직경 2.7㎜ 및 2.2㎜이다. 적합한 실시예에서는 1.3㎜이다.

화이버 홀더(24)는 T자형 단면을 갖는 긴 부재(72)와 U자형 단면을 갖는 긴 부재(74)를 포함한다. 부재(72)는 광학 화이버(12)와 거의 같은 폭을 가진 채널(75)을 갖는다. 제 4 도에 도시한 바와 같이, 부재(72, 74) 는 T형 상부 부재(72)의 중앙 레그(73)가 U형 저부(74)에 형성된 채널(25)에 알맞게 끼이도록 구성되어 있다. 중앙 다리(73)의 길이는 채널(75)의 깊이보다 광학 화이버(12) 직경만큼 작으며 광학 화이버가 배치되는 긴 개구를 제공한다. 광학 화이버(12)는 억지 끼움 혹은 화학 접착제로 부재(72, 74)간에 유지된다.

제 4 도, 5 도 및 제 6 도에 도시한 바와 같이, 화이버 홀더(24)는 화이버 홀더 슬리브(20)의 축방향 보어(38)의 곡률에 대응하는 곡률을 갖는 부재(72, 74)상에 대향되는 상하 면(76, 78)을 갖는다. 화이버 홀더(24)의 부재(72, 74)는 슬리브(20)의 보어(38)내로 삽입되는 크기로 되어 있어 만곡 외면(76, 78)사이의 거리는 보어(38)의 직경과 거의 같아지고, 따라서 화이버 홀더(24)가 슬리브(20)내에 딱 들어가게 한다. 적합하게는, 화이버 홀더는 화학 접착제에 의해 슬리브(20)에 고정된다. 화이버 홀더(24)의 대향 측면(80,82) (제 3 도)사이의 거리는 화이버 홀더(24)주위에 유체를 통과시키는 측부 채널(84, 86) (제 6 도)을 제공하도록 보어(38)의 직경 보다 훨씬 작다. 화이버 홀더(24)는 화이버 축이 슬리브(20,22)의 중앙축에 정렬되도록 축방향 배향으로 화이버(12)를 유지한다. 적합하게는, 화이버(12)의 말단부(90)는 단부(90)의 막힘이나 굽힘을 방지하도록 화이버 홀더를 지나 약간만 돌출된다. 화이버 홀더 슬리브(20)내의 화이버 홀더(24)의 배향은 내부에 배치된 광학 화이버가 중앙에 오고 렌즈(52) 광학축과 축방향으로 정렬되도록 되어 있다. 화이버(12)는 렌즈(52)와 화이버(12) 말단부(90)간의 거리가 일정하도록 화이버 슬리브(20)내에서 고정 유지된다. 그러나, 화이버(90)와 렌즈(52)의 상대적 위치는 화이버 홀더 슬리브(20)내에 화이버 홀더(24)를 재배치하여 조절할 수 있다.

광학 화이버(12)는 비교적 굴절율이 낮은 외피에 의해 둘러싸인 비교적 굴절율이 높은 코어로 구성되는 멀티모드 화이버이다. 코어는 융합된 순수 실리카로 제조될 수 있으며, 코어를 둘러싸는 외피는 굴절율을 낮추도록 도핑된 융합 실리카로 구성된다. 코어 재료는 금속 불순물이 거의 없게 하여 화이버(12)를 통과할때 전달된 레이저 에너지의 변동이 적어지게 하는 것이 좋다. 기술분야에서 용이하게 수득 가능하며 알려진 특정 목적의 화이버는 광학 화이버를 통해 전달하기 어려운 파장에 적당하다. 예를들어, UV급 화이버는 단파장에 적합하며 불화지르코늄 화이버는 장파장에 적합하다는 것이 판명되었다. 또, 중공 코어 도파관은 어떤 경우에 기본으로 적용된다.

화이버(12)의 길이는 보통 약 50 내지 500㎝, 적합하게는 약 200 내지 400㎝이다. 한 실시예에서, 코어는 약 200 미크론의 직경이고, 코어＋외피 직경이 약 220미크론이 되며 개구 수치는 0.22이다. 화이버 코어 직경은 100 내지 700미크론 범위에 있는 것이 보통이다.

광학 화이버(12)는 PVC, 경화 에폭시 혹은 테프론 같은 재료로 구성되는 보호 카테테르 슬리브(92)에 의해 둘러싸인다. 카테테르 슬리브(92)는 외경이 화이버 홀더 슬리브(24)중앙부와 같다. 적합한 실시예에서, 카테테르 직경은 1.8㎜이고 다른 실시예는 2.2㎜ 및 2.7㎜의 카테테르 직경을 갖는다. 일반적으로, 카테테르 슬리브(92) 두께의 2배만큼 중앙부(32)에 비해 감소되어 카테테르 슬리브(92)가 선단부(30)상에 딱 끼이게 되고 카테테르 슬리브(92)의 말단은 화이버 홀더 슬리브(20) 중앙부상에 견부(94) (제 5 도)에 맞닿도록 되어 있다. 이는 카테테르 슬리브(92)외면이 표면 불규칙에 의해 카테테르 팁 조립체(14)외면에 부드럽게 문질러질 수 있게 한다. 적합하게는, 카테테르 슬리브(92)는 수밀 접속을 보장하도록 화학 접착제로 선단부(30)에 고정된다.

가압원으로부터의 염수 용액이나 가스 기류는 카테테르 슬리브(92)를 통해 카테테르(10) 말단 팁 조립체(14)로 유지된다. 염수 용액이나 가스 기류는 렌즈(52) 주변과 렌즈 슬리브(22)간의 카테테르 팁 조립체를 떠나도록 렌즈 마운트에 형성된 측부 개구(64)를 통해 통과한다. 진공 시스템(도시 않음)은 카테테르 팁(14)으로부터 배출된 가스나 염수를 수집하도록 레이저 카테테르와 협동한다. 가스나 염수는 렌즈(52)의 악화를 줄이도록 사용될 수 있다. 예를들어, 심장 혈관 형성술 등의 침입 외과 수술 중 조직을 고피크에너지 레이저광으로 제거할때 박리된 부분이 팁 조립체(14)쪽으로 도로 튀어 렌즈(52)에 부착될 수 있다. 이렇게 렌즈(52)에 부착되는 부착물은 레이저 광을 흡수하게 되고 온도 구배를 일으켜 렌즈(52)를 균열, 악화시킨다. 렌즈(52)와 조직간의 염수 용액이나 가스층의 연속적으로 개입하면 렌즈(52)상에 파편을 남기는 것을 방지한다. 게다가, 가스나 염용액은 렌즈(52)와 화이버(12)를 냉각 시키도록 사용한다.

제 7 도에 레이저 카테테르 팁 조립체(20)의 일 실시예가 도시되어 있다. 상기 실시예에서, 렌즈 슬리브(22)의 외곽부는 정확한 삽입을 위하여 양호한 실시예에서 원추형 외피(96)를 포함하는 중공 촉각 팁과 같은 슬리브부를 제공하도록 외곽으로 연장된다. 상기 외피(96)는 중심단부(98) 및 외곽 단부(100)를 포함한다. 상기 중심 단부(98)는 원통형이며 렌즈 슬리브(22)의 연장된 외곽 단부(66)내로 삽입되는 크기를 갖는다. 양호한 실시예에서 중심단부(98)는 렌즈 슬리브(22)에 접속된다. 외곽단부(100)는 원통형이며, 렌즈 슬리브(22)의 외곽단부(66)와 접한 환형 견부(102)를 제공하도록 그 사이의 연결부에서 중심단부(98)보다 큰 직경을 갖는다. 원추형 덮개(96)를 갖는 외곽 단부(100)의 절단형 팁(106)은 적어도

프로필에서 촛점형성된 레이저 빔의 직경보다 큰 내경을 가지므로써 그곳을 통과하는 레이저 빔의 전송력의 간극을 회피할 수 있다.

빔 프로필은 빔 크기의 약 85%를 둘러싸는 일부의 빔을 표현하므로써 본 기술분야의 숙련자에 의해 이해될 것이다.

제 8 도는 렌즈 설치의 양호한 실시예를 도시한 개략도이다. 두꺼운 점선(

빔 프로필 표시)으로 도시된 것처럼, 광 배출 화이버(12)는 렌즈(52)를 직접 향하는 입력 빔을 형성한다. 상기 입력 빔은 출력 빔을 제공하는 렌즈(52)에 의해 촛점 형성된다.

γ_W는 유한 영역원에 대한 입력 빔의 최소 요부반경(즉, 최소 단면 위치에서의 반경)을 표시한다. 양호한 실시예의 경우, 광학 화이버(12)의 단부(90)는 유한 영역원으로 작용하며 최소 요부 반경은 광학 화이버(12)의 코어 반경이다. 광학 화이버 단부(90)로부터의 광선은 일반적으로 분기각으로 불리워지는 한정 각도(θd)로 분기된다. 이런 각도(θd)는 하기 등식에서처럼 광학 화이버의 수치 간극(NA)과 관련된다.

NA=Sinθd (1)

상기 수치 간극(NA)은 하기의 관계로 표시된다.

(2)

여기서 n_core는 화이버 코어의 굴절률이고 n_ciad는 화이버 피복의 굴절률이며 n_medium은 주위 매체의 굴절률이다. 상기 등식(2)에서 수치 간극(NA)은 화이버 변수 뿐만 아니라 화이버를 둘러싸는 주위 매체의 굴절률에 의존한다. 따라서, 수치 간극을 계산할때 상기 장치가 염수 또는 공기중에 사용될것인가의 여부에 따라 인자에 주의가 요망된다.

광학 화이버 단부(90)는 전면 주요면(110)으로부터 거리(S)만큼 이격된다. 일반적인 의미로 상기 거리(S)는 렌즈의 전면 주요평면(110)으로부터 최소 입력 요부 위치까지의 축방향 거리를 표시한다. 복합 렌즈 소자를 사용하는 렌즈 시스템에 있어서, 여기서 렌즈의 주요 평면에 대한 참고는 렌즈 시스템의 주요 평면에 대한 참고인 것을 인식해야 한다.

수치간극(NA) 및 거리(S)는 렌즈(52)에 입사되는 광선 빔이

프로필에서 반경(γ_L)을 갖도록 선정되는 것이 바람직하다. 여기서 γ_L은

빔 프로필에서 빔이 렌즈(또는 복합소자 렌즈 시스템의 경우 렌즈 시스템의 전면 주요면)의 전면 주요 평면(100)을 차단하는 빔 반경과 대응하는 "빔 차단 반경"으로 표시된다. 양호한 실시예에서, 빔 차단 반경은 렌즈(52)의 반경보다 약간 작고, 렌즈 마운트(24)에 의해 카비된 렌즈(52)의 주위 단부의 두께보다 적은 렌즈(52)에 반경과 동일하다. 예컨대, 볼록부(50)는 렌즈(52)의 주위를 약 0.1㎜ 덮는다. 따라서, 1.3㎜(반경 0.65㎜) 직경의 렌즈(52)는 약 0.55㎜의 빔 차단 반경을 갖는다. 수학적으로 빔 차단 반경은 하기와 같이 표시된다.

(3)

여기서 Zf는 γ_W/Sinθd와 동일하다. 입력 촛점 범위로 표시되는 변수 Zf는

빔 프로필에서 입력 빔 반경의 입력 빔의 최소 요부 반경보다

가 큰 거리를 표시한다. 식(3)은 식(1)의 Sinθd=NA이므로 하기와 같이 표시된다.

(4)

렌즈(52)는 렌즈 재료의 굴절률, 주위 매체의 굴절률, 당업종에 공지된 렌즈의 곡률등과 같은 소자에 의존하는 촛점거리(F)를 갖는다. 촛점 거리에 대한 일반식을 하기와 같다.

(5)

여기서 T는 광축에서의 렌즈 두께이고 C₁은 렌즈의 입력측의 곡률이며 C₂는 렌즈의 출력측이 곡률이고 C₂는 포지티브의 촛점 거리를 갖는 렌즈에 대하여 네가티브인 것을 주의), N은 주위 매체의 굴절률에 의해 분리된 렌즈 매체의 굴절률이다. 양호한 실시예에서 이용한 평철 렌즈에서 C₁은 0이며 식은 다음과 같이 유도된다.

(6)

훨씬 복합적인 렌즈설계에서의 대응식이 본 기술분야에 공지되어 있으며 적용 가능한 문헌에 사용가능하다. 복합소자 렌즈 시스템에 대한 촛점 거리(F)는 렌즈 시스템의 동일 촛점 거리와 동일하다.

상기 식에서 알 수 있듯이, 촛점 거리는 렌즈를 둘러싸는 매체에 의존하므로 촛점 거리는 렌즈가 사용되는 환경에 따라 선정되는 것을 인식해야 한다. 예컨대 만일 렌즈가 사용중에 염수에 잠겼다면 촛점 거리는 염수의 굴절률을 계산하여 선정되어야 한다. 또한 렌즈가 공기중에 사용된다면 촛점 거리는 공기의 굴절률(1.0)을 계산하여야 한다.

렌즈(52)를 통과하는 빛은 빔 요부가 최소인 중심점(111)을 갖는 출력 요부를 형성하도록 렌즈(52)에 의해 촛점 형성된다. 중심점(111)에서의 빔 요부의

반경은 제 8 도에서 γ'_W로 표시된다. 여기서 출력빔의 촛점거리로 참조된 빔 요부 중심점 (111)의 양 측부상에서의 축 방향 치수Z'_W에서, 빔은

프로필에서

γ'_W의 반경을 갖고 빔 크기는 출력 빔 요부의 중심점(111)에서 약 1/2로 반감된다. 출력 빔 요부의 중심점(즉, 빔 최소 직경위치)으로부터 렌즈의 후면 주요평면(112)까지의 거리는 제 8 도에서로 도시되어 있다. 양호한 실시예의 평철렌즈(52)에서 후면 주요 평면(112)은 광축에 수직이고 출력면에 접하는 선을 따라 놓여진다.

본 발명의 렌즈 배치는 특히 하기식으로 표시되는 결합 요소가 Kc≥2 이거나 또는 적합한 Kc≥3인 결합요소 Kc를 갖는 분리광선에 사용되도록 설계된다.

(7)

여기서 λ는 광선의 파장이고 γ_W및 θd는 상술된 것과 동일하다. 상기 식(7)은 식(1)을 적절하게 치환하므로써 광학 화이버에 적용할 수 있다.

본 기술분야의 숙련자는 렌즈를 통과하는 광선의 결합이 레이저에서 방출된 광선의 결합에 의존하며 또한 만일 광학 화이버의 사용시 광 화이버의 특성에 의존하는 것을 이해할 것이다. 시판되고 있는 의료용 레이저는 일반적으로 복합 진동 모드로 작동하며 상대적인 분리 광선을 만들어낸다. 양호한 실시예에서 사용된 복합 모드 광 화이버는 전형적으로 광선이 화이버를 통하여 전달될때, 광선을 혼합시키고 비간섭시키는 수천가지 모드로 광선을 전달한다. 이런 비간섭 및 혼합은 광선의 결합을 부가적으로 감소시키며 일반적으로 화이버의 광선은 투사될때 보다는 입사될때 훨씬 비간섭될 것이다.

많은 의료적 사용을 위하여 요부의 중심점에서 비교적 높은 크기(작은 r'_W)와, 출력 빔에 대하여 비교적 "거리"를 제공하도록 렌즈로부터 비교적 긴 요부의 중심점까지의 거리(S')와, 비교적 긴 요부 촛점 거리(Z'_f)를 제공하는 화이버 및 렌즈 배치를 선정하는 것이 바람직하다. 이러한 출력 빔의 특징은 출력 빔의 동작에 있어서 예외를 제공하는 매우 복합적이며 비선형적 방법으로 렌즈 시스템 특징과 관계된다. 예를들어, 하나 이상의 이런 예외적 동작의 두드러진 특징은 출력 빔의 거리가 긴(S)의 증가분만큼 연속적으로 증가하지 않는 것이다. 출력 요부의 위치는 거리(S)가 증가함에 따라 연속적으로 증가하고 S의 증가분만큼 렌즈에 좀더 가까이 이동하도록 갑자기 방향을 역전시킨다. 이런 동작은 의외의 것으로서 빔의 비간섭성에 관계된 광선 상호작용에 기여한다. 또한 거리(S)가 증가함에 따라 최소 출력 요부의 크기는 최소 요부에 대하여 비선형적으로 감소된다. 이런 예외 및 비선형 동작은 시스템 변수의 최적화를 어렵게하는 이유를 제공한다. 그러나 일반적으로 독특하고 새로운 공정에 의해 화이버 및 렌즈를 적합하게 선정하고 이러한 소자를 서로 상대적으로 위치시키므로써 출력 빔 변수가 최적화되어 이들이 하기의 식(8, 9)을 만족시키는 것이 발견되었다.

1.5≤R≤X ....................................................................................(8)

0.25≤F/S≤0.95 ...........................................................................(9)

여기서 R은 최소 요부 반경(r_W) (즉, 화이버 코어의 반경)에 대한 빔 차단 반경(r_L)의 비율이고 F 및 S는 제 8 도에 서술된 것과 동일하며 X는 렌즈 직경을 2배의 최소 요부 반경(r_W)으로 나눈 값과 동일하다.

본 발명의 양호한 실시예에서 최대 렌즈 직경은 4㎜이므로 따라서 입력 빔 최소 요부 직경이 50미크론(100미크론의 화이버 직경과 대응하는)일때 X는 40이며 양호한 실시예에서의 R은 1.5 내지 40의 범위를 갖는다. 일반적으로 X의 값과 이에 따른 R의 적합한 범위는 최소 요부 반경이 감소함에 따라 증가하고 최소 요부 반경이 증가함에 따라 감소한다. 예컨대 90미크론(180미크론의 화이버 직경과 대응하는)의 입력 빔 최소 요부 반경의 경우 X는 22.2이고 R의 범위는 1.5 내지 22.2이며, 150미크론(300미크론의 화이버 직경과 대응하는)입력 빔 최소 요부 반경의 경우 X는 8.0이고 R의 범위는 1.5 내지 8.0이며, 350미크론(700미크론의 화이버 직경과 대응하는)의 입력빔 최소 요부 반경의 경우 X는 5.7이고 R은 1.5 내지 5.7의 범위를 갖는다.

상술된 렌즈 직경에 첨가하여, 식(8, 9)의 관계에 의해 주어진 렌즈는 특히 예컨대 2.7㎜, 2.2㎜, 1.8㎜ 또는 그 이하의 소구경 렌즈에 적합한 것으로 발견되었다.

상술된 R 및 F/S의 경계내에서 렌즈 및 화이버 변수는 반복 공정을 통하여 특수한 의료적 적용에 적합하도록 추가로 정련된다.

이런 공정에서 빔 차단 반경(r_L) 및 화이버 최소 요부 반경(r_W)은 상술된 적합한 범위내에서 R을 제공하도록 선정된다. 입력 빔 촛점 범위(Z_f)는 화이버 반경을 화이버의 수치 간극으로 나누므로써 결정된다. 따라서 거리(S)는 하기의 관계식을 따라 결정된다.

.................................................................(10)

이런 거리(S)에서 적합한 촉점거리(F)를 렌즈는 식(9)을 만족시키도록 선정된다. 그 결과치가 하기의 식에 적용된다.

..............................................................(11)

..........................................................(12)

.............................................................(13)

여기서 M은 렌즈 시스템(즉 r'_W를 r_W로 나눈)의 배율이다.

상기 식(11, 12, 13)은 출력 요부의 측정 거리인 촛점 범위(Z'_f)와 출력 요부의 중심점과 렌즈 사이에서 출력 범위 특성 즉, 배율(M)(r'_W를 결정), 거리(S)등을 결정하도록 유도된다.

반복 공정은 특별한 적용을 위한 양호한 렌즈 장치가 결정될때까지 다양한 화이버 렌즈를 위해 반복 된다.

따라서, 상술된 관계식(8, 9)은 방정식(10 내지 13)의 사용으로 개선될 수 있는 매개변수의 영역을 제공한다. 그러나, 일반적으로 영역의 하단부에서 값이 비교적 높은 빔 강도 및 어떤 상기 빔 행정을 제공하는 반면에 영역의 상단부에서 F/S값의 사용을 강도의 약간의 손실로 비교적 긴 빔 행정을 제공하는 것을 직시할 수 있다. 상한 값(R)이 특히 영역이 상단부 부근에서 F/S값으로 긴 빔 행정을 산출하는 경향이 있는 반면에 하한 값(R)은 높은 비교 강도(최소 요부 빔 출력에 대한 최소 요부 빔 입력의 강도)를 산출하는 경향이 있다. 더우기, 비교적 큰 화이버 직경(400마이크로 이상)에 의하면, 0.9 또는 더 적은 F/S값을 제한하는 것이 양호하다. 양호한 실시예에 있어서, R의 값을 5.45이고 F/S값은 약 0.67이다.

비록 상기 방정식이 독립적으로 유도될지라도, 이들은 셀프 가우시안(self's Gaussina) 빔 전파 방정식과 같은 형을 가지는 결과가 된다. 이들 방정식은 본문이 참조로 하고 있는 Sidneγ A.Self가 쓴 "Focusing of Spherical Gaussias Beam"의 사설에서 광학 적용 제 22권 5책에 기술되어 있다. 상기 방정식(11, 12, 13)이 비간섭성에 의해 유도되는 반면에 셀프의 방정식은 간섭성에 의해 유도된다. 셀프 방정식과 상기 방정식(11, 12, 13)사이에서 주요 차이점은 촛점 범위 파라메터(Z_f)에 있다. 셀프 방정식에 있어서, 레일레이 범위(Zr)가 대신 사용된다. 매개 변수(Zf,Zr)가 방정식의 두개의 각 세트에서 동일 위치를 차지하는 반면에, 이들은 다르게 계산되어 아주 다른 결과를 나타낸다.

상술한 바와 같이, 매개 변수는 r_W/Sinθd와 동일하다. 셀프 레일레이 범위(Z_r)는 하기와 같이 계산된다.

......................................................(4)

여기서 W_O는 입력 빔에 대한 최소 요부 반경이고, λ는 광학 파장이다.

셀프 가우시안 빔 전파 방정식과 상기 방정식(11, 12, 13)사이에서 형식의 유사점은 컴퓨터상에 상술한 반복 작업을 수행하기에 아주 용이하다. 본문에서 참조로 사용하고 있는 캘리포니아 파사데나의 광학 연구 단체에 의해 소프트웨어 "코드 5"와 같은 셀프 가우시안 빔 전파 방정식을 해결하기에 용이한 다수의 상업적으로 이용 가능한 컴퓨터 프로그램이 있다. 이들 컴퓨터 프로그램은 세팅(W_O=r_W, Z_r=Z_f) 및 하기 파장 (λ^＊)(가상 파장과 같이 참조)을 첨가하면 방정식(11,12,13)을 해결하기에 적합하다.

λ^＊=πr_Wθd .......................................................(15)

가상 파장(λ^＊)은 아주 길게 나타날수 있으며, 몇몇 비간섭형 광원 배열에 의한 가상 파장은 마이크로파 영역안으로 연장되는 것을 발견할 수 있다.

상기 방정식이 비간섭성 빛에 의해 가우시안 빔 근사법으로 유도되어지는 반면에, 근사법은 단일형 배전을 갖는 빔에 의해 양호하게 되는 것을 알수 있다. 다중 모드 화이버로부터의 광선 출력은 일반적으로 단일형 빔 배전을 통상 가지므로, 상기 방정식은 이러한 화이버에 아주 유리하게 적용될 수 있다.

출력 요부 위치(S') 및 방정식(11, 12, 13)으로부터 계산된 최소 출력 빔 반경(r'_W)은 촛점 렌즈가 자유 수차인 것을 가정한다. 그러나, 실행에 있어서, 렌즈는 구형 수치와 같은 확실한 수차를 나타낼 수 있으며, 수차의 양은 양호하게 공지된 기술에 따라 결정될 수 있다. 양호한 실시예의 단순한 평철 렌즈(52)에 의하면, 수차(특히 구령 수차)의 존재는 상기 방정식으로 계산된 것보다 약간 다른 출력 요부 파라메터의 결과를 초래할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 차이점의 양은 아주 작게 나타난다. 사파이어(양호한 물질)평철 렌즈를 수반하는 전형적인 경우에 있어서, 최소 작동 요부 위치(S')는 값이 방정식(10)에서 찾을 수 잇는 것보다 단지16% 더 적게 나타난다. 출력 요부 반경(r'_W)의 값은 방정식(11)으로 계산되는 것과 본질적으로 동일하게 나타난다.

따라서, 실행에 있어서, 수차는 상술한 방정식에 기초를 둔 광렌즈 설계의 선택으로 대부분의 영향을 갖지 않는다. 부가적으로, 수차의 효과는 기술상에 공지된 바와 같이 다수 부재 구형 렌즈 시스템을 사용 또는 구형면으로 렌즈를 사용함에 의해 연속적으로 제거되어서 감소될 수 있다. 상술한 광 배열과 기술은 최소 반경(r'_W)의 점에서 비교적 작은 빔 요부와, 비교적 긴 빔 "행정"[즉 긴거리(S')]및 비교적 긴 촛점 범위(Z'_f)를 갖는 출력 빛 빔을 산출하여 사용할 수 있다. 본 발명은 대략 3 내지 6㎜의 빔 행정[즉 긴 거리(S')]을 양호하게 제공하고 있다. 일반적으로 사용을 위한 전형적인 빔 행정은 4㎜의 차수가 될수 있다. 비교적 긴 행정 거리는 카테테르의 단부로부터 떨어져서 촛점 거리를 배치하여 다루고 취급하는 범위의 빔을 잘 준수하도록 사용자를 인정하는 것은 유리하다. 더우기, 긴 행정은 렌즈(52)상에 조직 미립자의 후방 튀김을 감소시킨다.

최소 요부 위치의 양 측면상의 촛점 거리(Z'_f)는 1.5㎜의 전형적인 거리와 함께 약 1 내지 2㎜가 양호하다. 비교적 긴 촛점 범위는 빔 요부의 강도가 비교적 높은 것을 통하여 실질적인 거리를 제공하는 것이 필요하다. 따라서, 빔은 정확하게 위치되어지지 않으며, 레이저 카테테르의 사용자에 의해 개선을 위한 커다란 제어 및 "느낌"을 수용하도록 최소 요부의 양측면상에 "플레이"정도가 있다.

최소 요부 크기는 촛점에서 동력 밀도를 증가시킬 뿐만 아니라 레이저 원(16)의 동력 출력 조건을 감소시키는 장점이 있다. 광원의 동력 조건에서 감소력은 강력하지 않은 레이저의 사용을 허용하며, 이것에 의하면 이러한 것들은 의학 전용에 있어서 종래에 사용되었던 것보다 더 소형이고 간편하다. 일반적으로, 최소 요부 직경은 0.1 내지 0.4㎜의 범위내에 있는 것이 양호하나, 몇몇 적용에 의하면 약 0.25㎜ 또는 적은 최소 요부 직경이 양호하다.

최소 요부 직경은 더 적게 전도되는 빛이 종래의 레이저 카테테르 장치와 비교하여 필요한 촛점에서 동등 또는 더 큰 절단 동력의 양을 제공하는 것이 필요할 때 카테테르(10)의 최대 직경의 감소를 허용한다. 감소 카테테르 직경은 액세스의 커다란 용이성을 제공하며, 종래의 레이저 카테테르 장치로 매우 난해성 또는 조작성으로 접근할 수 없거나 또는 접근할 수 있는 영역 안으로 레이저 카테테르 장치에 의해 위치 설정된다. 예를들면, 종래의 오르토스코프 외과수술에 있어서, 무릎 미부 의한 미니스커트의 물방울상에 레이저 카테테르의 사용은 인대 또는 연골에 있는 물방울을 보상하여 종래 레이저 카테테르의 접근을 허용하기 위해 미니스커트로부터 떨어져 넓적 다리의 수동 또는 자동 풀링을 요한다. 감소된 카테테르 직경은 환자 다리와 무릎 부분의 수동 매니플레이션 없이 넓적 다리와 미니스커스 사이에서 카테테르 삽입의 용이성을 증가시킬 것이며, 이에 의해 환자에게 쇼크, 손상 또는 고통의 위험을 감소시키며, 부가적으로 더 정확하고 정밀한 외과수술을 제공한다. 출력 레이저 빔의 긴 행정 및 촛점 범위는 레이저 카테테르 팁(14)이 외과 환자에게 부가적인 쇼크 또는 상처의 변화를 다시 렌즈에서 외과 및 제거 위치로부터 떨어져 충분한 거리에 배치될 수 있으며, 사용자에 의해 커다란 제어 또는 "촉감"을 제공하며, 취급될 위치의 더 용이한 관점에 의해 허용되는 오로토스코프 외과수술로 침습성 의학 전용의 변화에 대해 유리하다.

양호한 실시예에 있어서, 화이버(12)는 상술한 바와 같이 20마이크론의 코어 직경을 가지며, 화이버(16)의 계산 구경은 0.22이다. 레이저(16)는 광학 화이버(12)를 사용할때 약 65에 대한 간섭성 계수를 갖는 화이버 단부(90)에 빛을 제공하는 Nd :γAG 레이저이다. 양호한 실시예의 레이저(16)는 1.064마이크론의 파장을 갖는다. 렌즈(52)는 1.3㎜의 직경을 갖는 평철과, 0.545㎜의 차단 반경 및, 1.7㎜의 촛점 거리를 갖는다. 렌즈(52)(렌즈 광학축 횡단 측정)의 두께는 0.315㎜이며, 렌즈(52)는 렌즈의 광학축으로 배열된 C-축 사파이어로 형성되어 있다. 렌즈(52)와 화이버(12) 단부(90)사이의 거리(S) 약 2.53㎜이며, 이 거리는 4.45㎜의 최소 출력 요부 위치에 의해 거리(S')를 계산할 수 있다. 계수(R)는 약 5.45이며, 비(F/S)는 약 0.67이다. 최소 출력 요부 위치에서 빔 단면 직경은 1/e²빔 프로필에 의해 약 350마이크론이고, 촛점 범위(Z'_f)는 약 1.45㎜(또는 Z'_f=29㎜)이다. 양호한 실시예에 의하면, 카테테르 팁 조립체(14)와 카테테르 슬리브(92)는 1.8㎜의 직경을 갖는다. 상술한 장치는 베어(렌즈가 아님)화이버로부터 4.45㎜ 떨어져서 입수 가능한 에너지보다 20시간 더 요부시킨 에너지를 제공한다.

제 9a 도, 제 9b 도 및 9c 도를 참조하면, 렌즈(52)로부터 나타나는 촛점 광 패턴으로 세개의 개략도가 도시 되어 있다. 외장(96)의 배열은 카테테르(96)를 내보내는 레이저 광의 절단 작용에 의해 입체 표시기를 제공하여 촛점 및 패턴에 따라 선택될 수 있다. 예를들면 제 9a 도에 도시된 바와 같이, 렌즈 슬리브(22) (제 7 도)의 디지탈 단부(66)에 부착된 원추형 외장(96)은 잘린 팁(106)이 촛점 출력 광 빔 최소 요부 반경(r'_W)의 점(111)에서 끝날수 있는 크기로 될수 있다. 촛점 레이저 광 최소 요부 반경(r'_W)의 점 부근에 있는 영역이 지점의 최대 레이저 동력 대 유닛을 제공하므로, 이 영역은 원추형 외장(96) 디지탈 단부(100)의 팁(106)이 사용자에 의해 빔의 최소 요부 반경에서 끝날수 있는 원추형 외장(96)의 크리고 만들어져 있으며, 이에 의해 최대 레이저 절단 동력으로 조직에 팁을 입체적으로 가한다.

제 9b 도는 원추형 외장(96)의 다른 실시예를 기술하고 있음, 이 내부에서 외장(96)에 잇는 디지탈 단부(100)의 절단된 팁(106)은 촛점 출력 광 빔의 최소 요부 반경(γ'_w)의 점(111)을 초과하여 끝난다. 팁(106)이 출력 빔 최소 단면의 점을 넘어 디지탈적으로 연장되도록 외장(96)의 길이의 크기는 칩(106)과 경계되는 면이 비촛점 레이저 광에 노촐되는 것을 보장한다. 비 촛점 레이저 광은 레이저 면 영역의 취급 또는 절단을 허용한다.

제 9c 도는 원추형 외장(96)의 또 다른 실시예를 기술하고 있으며, 이의 내부에 있는 절단된 팁(106)은 촛점 광 최소 요부 직경(r'_W)의 위치(111)앞면에서 끝난다. 팁의 이러한 위치 설정은 원추형 팁의 단부를 비교적 깊은 절다단 또는 취급에 의해 돌출된 빔 촛점을 제공한다. 이러한 배열에 있어서, 최소 빔 요부가 발생되는 위치가 접근될때 절단은 향상된 조직 농도로 더 적극적으로 되어지며, 사용자가 레이저 촛점의 점은 외장(96) 팁 (106)이 아웃하는 영역을 넘어서 입체적으로 끝난다.

외장(96)의 경사 원추형 배열은 냉각가스 또는 레이저 조직 상호작용의 위치에서 염분 분해를 유통시키기 위해 통풍구로서 작동한다. 외장(96)의 내부 직경이 감소할때, 유출가스 또는 액체의 속도는 증가한다. 이것은 조직, 혈액 또는 렌즈(52)쪽으로 배출하는 특별한 물질의 양을 감소하도록 제공하며, 이것에 의해 케테테르의 성능이 향상된다. 양호한 실시예에 있어서, 최소 출력 요부 반경의 위치(111)는 렌즈의 주요한 뒷평면으로부터 떨어져서 적어도 하나의 촛점 범위가 있으며, 입체적인 팁(96)의 최소 요부 반경 위치의 한촛점 범위내에서 끝난다. 더욱이, 최소 출력 요부 반경의 위치(111)는 렌즈(52)의 주요 평면으로부터 양호하게는 적어도 하나의 촛점 거리가 있다.

레이저와 중공 팁의 다양한 결합은 단지 렌즈 슬리브(22)의 나사를 빼고 그것을 다른 렌즈와 중공팁을 갖는 렌즈 슬리브로 변환함으로써 카테테르를 교환하지 않고도 사용될 수 있다. 접촉팁과 같은 다른 형태의 부재가 유사한 방법으로 카테테르에 부착될 수 있고, 그것에 의해서 레이저 카테테르를 다양한 목적으로 쓰일수 있게 한다. 예를 들면, 플라크 침전물의 제거는 외피(96)중에 하나를 사용함으로써 완성될 수 있다. 심장 레이저 혈관 형성술 중에 혈관의 소작은, 단지 슬리브(22)를 보통 접촉팁으로, 또는 다른 외피와 렌즈를 갖는 슬리브로 변환시켜줌으로써, 카테테르를 교환하지 않고 완성될 수 있다.

제 10 도를 참조하면, 레이저 카테테르 팁 조립체(14)의 다른 실시예는 그의 직경보다 더 긴 길이를 갖는 두꺼운 렌즈(113)를 이용한다. 렌즈(113)는 중앙 단부(115)와 외곽 단부(114)를 포함한다. 중앙 단부(115)는 원통형이며 견부(71)에 닿도록 렌즈 슬리브(22)의 외곽 단부(66)의 개구(42) (제 3 도)내에 삽입되기 위한 크기로 만들어졌다. 외곽 단부(114)는 볼록렌즈면(122)을 갖는 긴 원통형 본체부(120)로 구성되며, 외곽 단부는 렌즈 슬리브(22)를 지나 외곽으로 배열되었다. 본체부(120)는 렌즈 슬리브(22)의 직경과 적어도 같은, 한지만 되도록 똑같은 직경을 갖는다. 렌즈(113)와 화이버 지지 슬리브(20)사이의, 렌즈 슬리브(22)내에 형성된 방출 구멍(124)은 냉각가스 및 염액 또는 그중 하나를 배출하도록 개구를 제공한다. 두꺼운 렌즈(113)는 렌즈(52)의 반경에 비례해 증폭 빔 차단 반경(r_L)을 제공한다는 점에서 유리하다. 렌즈 굴절면(122)을 렌즈 마운팅 슬리브(22)를 외곽에 위치시킴으로써, 그의 직경이 주위 렌즈 마운트에 의해 줄어들지 않으므로, 가능한 이상으로 크게 될수 있다. 적당한 실시예로, 굴절면(122)에 있는 렌즈(113)의 직경은 카테테르 팁 조립체(14)의 최대 직경과 같다. 확대 굴절면은 렌즈(113)로 하여금 렌즈(52)보다 더 조밀하게 출력 빔의 촉점을 맞추게 하며(다른것은 같게 함), 몇몇 적용예에 아주 바람직하게 될수 있다. 렌즈(113)의 다른 이점은 소작용 접촉팁으로 사용될 수 있다는 점이다. 사용중, 상기 렌즈는 레이저 광에 의해 부식되기에 충분한 온도까지 가열되며, 외각으로 굽어 배열된 렌즈 굴절면은 원한다면, 접촉팁과 똑같은 방법으로 사용되어질 수 있다. 이와 같이, 렌즈는 처음에 조직을 절단하는데 사용되었고 차후에 똑같은 조직을 소작하는데 사용되었으며, 그것에 의해 카테테르나 카테테르 팁 까지도 교환할 필요없이 두 과정이 완성되도록 한다. 일예로, 상기 렌즈(113)는 사파이어로 구성되었다.

상술되고 도시된 상기 구조는 단지 본 발명의 적당한 실시예에만 나타났으나 다양한 변경예 및 부가안이 본 발명의 범주 및 정신에서 벗어나지 않는 실시예로 형성될 수 있다고 이해해야 한다.

Claims (11)

1. 최소 요부와 최소 요부 반경(r_W)을 갖는 광원(16,12)과 광선의 촛점을 맞추기 위한 렌즈(52, 113)를 포함하며, 상기 광선이 상당히 비간섭적이고 2.0이상의 간섭인자 Kc를 갖는 장치에 있어서, 상기 렌즈는 4㎜이하의 직경과 촛점길이(F)와 빔 차단 반경(r_L) 및 상기 최소 요부로부터 치수(S)만큼 이격된 전방 주면(110)을 갖으며, 상기 광원(16, 12) 및 렌즈(52, 113)는 하기식에 충족하도록 서로 관련 위치되는 것을 특징으로 하는 장치 1.5≤R≤X 및 0.25≤F/S≤0.95

   상기 식에서 R은 r_L/r_W와 같고, X는 ㎜로 4/2 ㆍr_W이하임.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 광원 (16, 12)은 광도파관(12)에 결합된 레이저 (16)를 포함하며, 상기 최소 요부는 도파관의 출력 단부에 있는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 렌즈(52, 113)는 렌즈(52)의 배면에 주평면(112)로부터 2㎜이상 떨어져 위치된 출력 빔 최소 요부 반경을 제공하도록 광선을 촛점 형성시키도록 형성된 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 렌즈(52, 113)는 1㎜이상의 출력 촛점 범위(Z')를 제공하기 위해 광선을 촛점 형성시키도록 형성된 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제 2 항에 있어서, 상기 도파관은 카테테르 팁 조립체(14)에 고정된 광학 화이버(12)를 포함하며, 상기 조립체(14)는 화이버 홀더 슬리브(20)내에 위치된 화이버 홀더(24)와 렌즈 장착용 렌즈 마운트(26)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제 2 항에 있어서, 상기 도파관(12)이 렌즈(52)를 장착하는 카테테르 팁 조립체(14)에 고정되고, 카테테르 팁 조립체(14)에 부착된 중공 팁부(106)를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제 6 항에 있어서, 중공 팁부 (106)는 렌즈(52)에 의해 촛점이 맞취진 광선의 최소 요부 반경 위치(111)의 일 촛점 범위내에 있는 위치에서 종결되는 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제 7 항에 있어서, 중공 팁부(106)는 렌즈(52)에 의해 촛점이 맞춰진 광선의 최소 요부 반경 위치(111)와 렌즈(52)사이의 위치에서 종결되는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제 7 항에 있어서, 중공 팁부는 렌즈에 의해 촛점이 맞춰진 광선의 최소 요부 반경 위치(111)에서 종결되는 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제 7 항에 있어서, 중공 팁부(106)는 렌즈에 의해 촛점이 맞춰진 광선의 최소 요부 반경 위치(111)으로부터 떨어진 위치에서 종결되는 것을 특징으로 하는 장치.
11. 제 2 항에 있어서, 상기 도파관(12)은, 카테테르 팁 조립체(14)에 고정되고, 상기 카테테르 팁 조립체(149는 렌즈(113)를 장착하고, 렌즈(113)는 카테테르 팁 조립체(14)에 원격 위치된 굴절면(122)과 카테테르 팁 조립체의 외경과 거의 같은 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.

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