KR960006659B1 - 레이저광의 투과체 및 그 제조방법 - Google Patents

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Description

레이저광의 투과체 및 그 제조방법

본 발명은, 레이저광의 투과체 예를들어 인체등의 동물조직에 대하여 레이저광을 조사하여 그 조직의 절개 수증기 발산 또는 온열치료등을 행할때의 레이저광 투과체등의 레이저광 투과체와 그 제조방법에 관한것이다.

종래의 기술

레이져광의 조사(照射)에 의해, 동물의 절개등을 시행하는 것은 지혈성 등의 점에서 우수하기 때문에 요사이 널리 이용되고 있다.

이 경우, 옛날에는 동물조직(이하 단순히 조직이라고도 함)과 접촉시키지 않고 위치하게한 광섬유의 선단으로부터 레이저광을 출사(出射)하는 것이 시행되었지만, 광섬유의 선단부의 손상이 심하다는 등의 이유때문에 최근에는 레이저광을 광섬유에 전단한 후 그 선단 전방에 배치한 조직에 내하여 접촉하든가, 또는 접촉시키지 않는 출사 프로브(probe)에 레이저광을 입광시켜, 프로브의 표면으로부터 레이저광을 내상조직에조사하는 것이 행하여지고 있다.

본 발명자는, 여러가지 접촉식 프로브를 개발하여 광범위하게 이용되고 있다. 그중 1가지 예를 제 8 도에 표시한다.

이 프로브는 사파이어 또는 석영등으로 형성되며 보통 그 표면은 매끈하다.

그러나, 제 8 도와 같은 가늘고 길다란 원추형(선단은 거의 구형에 가깝다)의 외면 미끈한 프로브(50)에 광섬유(51)을 통하여 레이저광(L)를 입사한 경우, 레이저광(L)은 프로브(50)를 통과하면서, 동시에 표면에서 반사 굴절하면서 선단에 도달하고, 그 선단부로부터 집중적으로 출사한다,

그 결과, 레이저광(L)의 파우어(power) 밀도의 등고선은 부호 H로 표시한 바와 같이 되고, 조직에 대하여 프로브(50)를 접촉시켰을때의 조직의 깊이 방향의 파우어 밀도 분포는 부호 h로 표현하는 것으로 된다.

제 8 도로부터도 레이저광(L)은 프로브(50)외 선단으로부터 집중적으로 출사하고 따라서 조직에 내한 조사 유효 영역은 아주 좁은 것을 알 수 있다.

따라서, 본 발명자는 제10도와 같이 프로브(50A)의 외표면에 작은 요철(50a)을 다수 형성하는 것에 의해 그 요철면에 있어서 레이저광을 굴절시켜 다방향으로 출사시키는 것에 의해 조사 유효 영역을 넓힐 수 있는것을 발견하였다. 5A는 광투과성 재료로 형성되는 레이저광의 굴절을 위한 표면층이다. 이리하여, 그런 수단을 채택하는 것에 조사 유효 영역을 넓힐 수 있지만 아직, 그 효과는 충분하지 못한 동시에 조직의 비출혈성 부위, 예를 들어 피부 또는 지방부위의 절개에 임하여 조직의 손상이 크고, 또한 절개에 필요한 레이저광 출력으토서 높은 것이 필요하게 되어, 따라서 레이저광 발생장치토서 고출력이머 고가한 것이 필요하게되어, 저속으로 프로브를 이동시키지 않으면 안되고, 수술조작에 신축성을 갖지 못하는 것이었다,

한편 프로브에 재질과 형상이 주로 형상이 결정되어지면 임상의 내상부위가 정하여지고, 또한 필요로 하는 레이저광의 출력 역시 정하여져 버리고, 임상 목적에 따르는, 임기응변에 대응하는 것이 어려웠다.

그래서, 본 발명의 주된 목적은, 레이저광의 조사 유효 영역이 넓어지는 동시에 증기발산에 의한 절개효과가 높고, 비출혈성 조직부위에 대해서는 필요한 레이저광의 출력이 낮게 되고, 프로브의 고속동작으로 절개가 가능하게 되고, 또한 프로브의 형상은 동일하여도 레이저광의 흡수성 분말, 광산란 분말의 항유율을 변경시킨 것을 여러 종류 준비하여 두면 임상 목적 및 치료대상 부위에 따라 적절한 수술을 행할 수가 있는 레이저광을 투과체와 그 제조방법을 제공하는 것에 있다.

발명의 개시

상기 과제를 해결한 본 발명의 관련되는 레이저광의 투과체는 레이저광의 투과부재 표면에, 레이저광의 흡수성 분말과, 상기 투과부재 보다 굴절율이 높은 광산란 분말을 함유하는 표면층이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

또, 표면층이, 강고하게 형성되기 위하여서는, 표면층 증에 바인더를 함유하는 것이 바람직하다. 조사 유효 영역을 보다 넓히기 위해서는 투과부재의 표면에 요철이 형성되어 있는 것이 보다 바람직하다.

한편, 본 발명의 레이저광의 투과체 제조방법은 레이저광의 흡수성 분말과 투과부재 보다 굴절율이 높은광산란 분말을 가지는 용액을 투과부재와 접촉시켜, 레이저광의 투과부재 표면에 표면층을 형성하는 것을특징으로 하는 것이다.

또한 본 발명에 의하면, 레이저광의 흡수성 분말과 투과부재보다 굴절율이 높은 광산란 분말과 투과부재보다 융점이 같거나 낮은 레이저광의 투과성 분말을 적어도 함유하는 용액을 투과부재와 접촉시켜 상기 레이저광의 투과성 분말의 융점보다 높고 또한 투과부재의 형성을 유지할 수 없을 만큼 높지 않은 온도로 소성하는 것을 특징으로 하는 레이저광 투과체의 제조방법도 제공된다.

본 발명에 의하여 제 1 도와 같이, 레이저광의 투과부재 1의 표면에 상기 투과부재(1)보다 굴절율이 높은 사파이어등의 광산란 분말(2)를 함유하는 표면층(5)이 존재하면, 투과부재(1)의 표면으로부터 출사된 레이저광(L)이 표면층(5)을 통과하는 과정에서 광산란 분말(2)에 부딪쳤을때 그 표면에서 반사하여 각도를 변경시키거나 일부는 광산란 분말(2)내를 굴절하면서 내부에 들어가고, 또한 출광하는 때에도 굴절함으로, 표면층(5) 전체로부터 여러가지 각도로 레이저광이 출사하고, 그로 인하여 넓은 조사영역을 얻을 수 있다.

또한, 표면층(5)에는 카아본등의 레이저광의 흡수성 분말(3)이 함유된다. 그 결과 레이저광(L)이 흡수성분말(3)에 부딪치면 부딪친 내부본의 레이저광의 에네르기가 광흡수성 분말(3)에 의하여 열에네르기로 전환되고 표면층(5)으로부터 열이 조직에 부여된다.

이에 의하여 조직의 증기발산 비율이 많아지고, 투과부재(1)의 입사 에네르기가 작더라도 절개가 용이하게 행하여진다.

따라서 투과부재를 고속으로 움직여도 절개가 가능하게 되여 수술을 신속하게 행할 수가 있다. 또한 투과부재(1)에 부여되는 입사파우어를 적게할 수 있는 것은 값이 싸고 소형의 레이저광 발생장치에 의하여 수술을 행하는 것을 가능하게 한다.

한편 표면층을 헝성함에 있어 상술의 흡수성 분말과 광산란 분말을 용액에 분산시켜, 투과부재 표면에 예를들어 도포하더라도, 용액이 증발한 후에는, 양 분말이 투과부재의, 표면에 물리적으로 흡착력에 의하여 단순하게 부착되고 있을 뿐이므로 표면층을 가지는 프로브가 조직에 접촉하든가 타물체에 닿을때는 표면층에 파손이 용이하게 발생한다.

그래서, 흡수성 분말과 광산란 분말을 투과부재의 표면에 대하여, 결합시키는 바인더를 설치하면 표면층에 부착성이 높아진다.

이 경우, 바인더로서는 석영 분말등의 광투과재(4)를 이용하는 것이 바람직하고 표면층(5)으로부터의 레이저광의 출사를 약속한다. 또 광의 투과재료(4)를 형성하는 투과성 분말로서 상기 투과부재와 융점이 같은가 낮은 것을 사용하여, 상기 흡수성 분말 및 광산란 분말과 같이 적당한 용액 예를 들어 물이나 알콜액에 분산시켜 이 분산액을 도포 등에 의하여 투과성 분말의 융점보다 높고, 투과부재의 형상이 유지될 수 없을만큼 높지 않은 온도로 소성하면 투과성 분말이 용융되어, 흡수성 분말 및 광산란 분말을 끌어들여 기계적 강도가 높은 표면층을 형성한다.

그 결과 강도가 높고도 손상이 적은 표면층을 형성할 수가 있다.

발명을 실시하기 위한 최량의 형태

이하 본 발명은 도면을 참조하면서 보다 상세히 설명한다

제 1 도는 예를를어 제 2 도외 형상예를 표시하는 프로브(10)의 표면층(5) 형성부분의 확대도이며, 투과부재(1)의 표면층(5)을 레이저광의 광산란 분말(2) 및 레이저광의 흡수성 분말(3)을 함유하고 상술한 바와 같이 레이저광의 투과성 분말이 용융하여 이것이 바인더로 되어 투과재료(4)로 되고 층을 형성한 것이다.

이 경우, 투과부재(1)의 표면에는 제 3 도와 같이 요철(la)을 형성하면, 보다 레이저광의 산란 효과가 높아진다.

상기 프로브(10)의 부착 구조예는 예를들면 제 7 도와 같다.

이 프로브(10)로서는 예를 들어 선단이 좁아지는 원추형 구멍부(30)와 부착부(31)와 그들 사이의 플랜지부(32)로 형성된다.

이 프로브(10)는 그 부착부(31)가 원동상의 숫연결구(33)내에 끼워지고, 그에 결합부(33a)를 조이든가 세라믹계의 내열 접착제를 합치는 면에 도포하든가 혹은 양 수단을 병용한 것에 의해 일체화 되어 있다. 숫연결구(33)의 내면에는 압나사(34)가 형성되고 숫연결구(35)의 숫나사(36)와 착탈 자유롭게 나사로 결합되어있다. 숫결합부(33)의 프로브(10)의 수광단(37)의 앞에는, 내의 연통하는 냉각수 W의 투공(38)이 예를들어 둘레방향으로 180°의 각도를 가지고 2개소(도시예에서는 1개뿐이 표시되어 있다) 형성되어 있다.

한편 숫연결구(35)는, 예를들면 포리데토라후르올에칠렌[예를들면 「테프톤」(상품명)] 제1의 가요제 튜우브(39) 선단에 압입되어 있다. 이의 압입때에는, 숫연결구(35)의 기초부에 단붙임부(40)가 형성되어 있는것에 의해 용이하게 뽑아낼 수 없도록 되어 있다.

또, 레이저광의 도광섬(11)는 튜우브(39) 및 숫연결구(35)내에 설치되는 동시에 튜우브(39)의 사이에는 냉각수 공급용 간격(42)이 형성되어 있다. 또한, 광섬유(11)의 선단부는 숫연결구(35)내에 단붙임부(40) 부분에 있어서는, 밀접하게 내장되어 있지만, 단붙임부(40)에 예를 들면 180° 원주방향 위치에 2개의 슬릿트부(40a)가 형성되고, 이 슬릿트부(40a)를 냉각수 W가 통하도록 되어 있다. 또, 숫연결구(35)의 선단내면과광섬유(11) 외면과의 사이에는, 냉각수 W 연통용 간격(41)이 형성되어 있다.

이러한 레이지광의 출사선단장치는 압연결구(33)가 숫연결구(35)에 나사로 결합 연결시킨 상태로, 내시경안이나, 적당한 홀더에 부착된다. 이 상태로, 광섬유(11)를 통하여 유도된 펄스 레이저광이 수광단(37)으로부터 프로브(10)내에 입사되며, 구멍부(30)의 전 외면에서 출사된다. 이때, 냉각수 W는, 간격(42) 슬릿트부(40a), 간격(41)을 통하면서, 프로브(10)을 냉각하는 동시에, 투공(38)으로부터 조직 표면위에 유출하고, 조직 M의 냉각에 사용된다.

본 발명에 있어서 투과부재로서는, 인공 또는 천연을 불문하고, 다이어몬드, 사파이어, 석영등의 세라믹을사용하는 것이 내열성 점에서 바람직하다.

이 투과재 보다 레이저광외 굴절율이 높은 광산란 분말으로서는, 인공 또는 천연을 불문하고, 다이어몬드,사파이어, 석영(고융점의 것이 좋다) 만결정 산화 질코늄(ZrOZ), 고응점 유리, 투광성 내열 플라스틱, 레이저광 반사성 급속, 혹은 레이지광 반사성이 있는가 없는가를 불문하고 금속분말 표면에 레이저 반사성의 금이나 알루미늄 등을 도금등의 표면처리한 분말을 사용할 수가 있다.

또, 표면층 형성용 바인더로서의 레이저광의 투과재료로서는, 제조면에서 말하면, 바람직하기는 투과성 분말이 사용되고, 이 투과성 분말로서는, 이것이 용융되었을때, 피막 형성능력이 있는 것이 선정되며, 바람직하기는 내열성이 있는 것이 선정된다. 이 재질 예로서, 인공 및 천연을 불문하고, 사파이어, 석영, 유리, 투과성 내열 플라스틱등의 분말을 열거할 수 있으며, 투과부재의 관계를 고려하면서 선정된다.

그 위에, 광흡수성 분말로서는 카아본, 그라파이토, 산화칠, 산화망간등의 레이저광을 흡수하며, 열에네르기를 발하는 분말이라면, 그 재질은 불문한다

이들 각 분말의 표면층중의 함유율(wt%), 평균입자 지름은 다음의 범위인 것이 바람직하다(괄호내의 수치는 보다 좋은 범위를 표시한다)

표면층의 두께는,10/πn∼5mm, 특히 30μrn∼1mm가 바람직하다. 1회에 소망의 두

께를 형성할 수 없을경우, 표면층의 형성을 여러번 반복하면 좋다.

또, 표면층의 형성에 있어서는, 각 분말 상호를 분산시키고, 투과성 분말의 용융 온도 이상으로 가열한 후에, 투과부재를 침적한다.

투과부재에 내해서 용융 사출을 행하는 등외에 적당한 표면형성법을 채용할 수 있지만, 각 분말을 용액에분산하면, 투과부재의 소망의 표면층 형성부만을 침적한 후, 끌어올리면 좋고, 조작이 쉽기 때문에 실용적이고, 더욱 합리적으로 된다.

피분산액 으로서는, 적당한 액, 예를들면 물이나 알콜등, 혹은 이의 혼합액등을 사용할 수가 있고, 또한 점성을 높이기 위한 목적으로, 설탕이나 전분등을 첨가하여도 좋다.

상기와 같이, 본 발명에 따라서, 투과부재의 표면에 표면층(5)을 형성하면, 제 2 도와 같이, 표면층(5)외 형성부분으로부터 레이지광이 전체적으로 넓어지면서 출사하기 때문에, 조직의 넓은 범위에 걸쳐서 레이저광을 조사할 수 있다.

한편, 본 발명자는, 제 5 도에 표시하는 프로브를 사용하여, 이때 상술의 광산란 분말(A), 투과성 분말(B)에 대한 흡수성 분말(C)의 함유물을 여러가지로 변화시키면서 돼지의 레바(간)에 내하여 절개를 개시할 수있는 레이지광 파우어의 변화 및 탄화층 X 아래의 응고층 Y의 깊이 d를 조사한 바 제 6 도의 결과를 얻었다. 또 A : B=2:1로 하였다.

이 결과에 의하면 C%가 높으면, 레이지광 파우어가 저출력으로 되며 절개를 행할 수가 있고, 따라서 고속도로 프로브를 움직여서 절개를 할 수 있는 동시에, 지혈능력의 지표가 되는 응고층 깊이 d가 저하하는 것으로서 지혈성이 저하하는 것을 알 수가 있다. 그 결과, 손상을 어느정도 주더라도 지장이 없는 조직 예를들어 피부나 지방들의 절개에 대해서는 유효인 것을 알 수가 있다.

한편 C%가 낮은 프로브는 지혈성을 중시해야 할 조직 예를들어 간장이나 심장등의 절개에 대하여 유효하여 그때 레이저광 발생장치의 출력을 높여서 지속도로 프로브를 움직이지 않으면 안되는 것을 알 수가 있다.

또한, 본 발명자는 상기한 실험등에 준하여, 차기 (1)식 및 (2)식의 관계가 존재한다는 것을 알게 되었다.

(1)식의 의미하는 점은, C%가 높아지면, 발열량이 증가하고, 절개가 주로 증기발산에 의해서 행하여지고, 입사에네르기의 대부분이 발열에 소비되기 때문에 조직 깊이까지 레이저광의 입사되지 못하고 응고층 깊이가 얕아진다는 점이다.

(2)식은, 임사에네르기의 대부분이 조직내 깊숙히 투과하고 레이저광을 흡수한 조직은 열을 발생하여 거기서 응고를 발생시키는 것을 의미한다.

따라서, 주로 C%를 여러가지 변경한 것을 미리 준비해두면 임상 목적에 따라 프로브를 선정하는 것에 의해 적절한 치료를 행할 수 있다.

본 발명에 있어서의 프로브로는 제 2 도에 표시하는 것에 한정되지 않고, 제 9 도와 같이 원주형으로 선단이 반구형 프로브(10A)의 표면에 표면층(5)를 형성한 것이거나 그 밖에 적당한 형상의 것이어도 좋다.

또한, 도시는 않하지만 원통형의 내면에 표면층을 형성한 것이어도 좋다. 또, 제 4 도와 같이 투과부재를 광섬유(11)로 하고, 그 표면에 표면층(5)을 형성하여도 좋다.

한편, 본 발명의 레이저광 투과체로는, 레저메스의 사용하는 외에, 온열치료에 사용하는 파우어 메타동에도 적용할 수 있다.

산업상의 이용가능성

이상과 같이, 본 발명에 의하면 조직에 내하여 광범위하게 확산시키면서 레이저광의 조사를 행할 필요가있을 경우에 유효하게 적용할 수 있다.

제 1 도는 본 발명에 관한 표면층의 확대 단면도.

제 2 도는 본 발명에 관한 레이저광의 투과체로서의 레저에스용 프로브의 형성예와 레이저광의 파우어 일도 분포를 표시하는 설명도.

제 3 도는 다른 표면층 형태예의 확대 단면도.

제 4 도는 광섬유에 표면층을 형성시킨 예의 단면도.

제 5 도는 실시예에 있어서의 상태 설명도.

제 6 도는 실험결과를 표시하는 그라프.

제 7 도는 프로브 부착 구조예의 종단면도.

제 8 도는 종래의 프로브에 외한 경우의 프로브 밀도 분포를 표시하는 설명도.

제 9 도는 다른 형상의 프로브의 정면도.

제10도는 비교적으로 표시한 표면층의 확대 단면도이다.

Claims (5)

1. 레이저광의 투과부재 표면에, 레이저광의 흡수성 분말과, 상기 투과부재 보다 굴절율이 높은 광산란 분말을 함유하는 표면층이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저광의 투과체.
2. 레이저광의 투과부재 표면에 레이저광의 흡수성 분말과 상기 투과부재 보다 굴절을이 높은 광산란 분말을 가지고 레이지광의 투과재료가 바인더로 된 표면층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저광의 투과체.
3. 레이저광의 투과부재 표면의 요철이 형성되고, 그 표면에 상기 표면층이 설치되고 있는 청구항 1 또는 2기재의 레이저광의 투과체.
4. 레이저광의 흡수성 분말과 투과부재 보다 굴절율이 높은 광산란 분말을 가지는 용액을 투과부재와 접촉시켜, 레이저광의 투과부재 표면에 표면층을 형성하는 것을 특징으로 하는 레이지광의 투과체 제조방법.
5. 레이저광의 흡수성 분말과 투과부재 보다 굴절율이 높은 광산란 분말과 투과부재 보다 융점이 같든가 낮은 레이저과의 투과성 분말을 적어도 가지고 있는 용액을 투과부재와 접촉시켜 상기 레이저광의 투과성분말의 융점보다 높고, 또한 상기 투과부재의 형상이 유지할 수 없을 정도로 높지 않은 온도로 소성하는 것을 특징으로 하는 레이저광의 투과체 제조방법.