KR20170064244A - 내시경 김서림 방지 시스템 - Google Patents

Abstract

내시경 김서림 방지 시스템은, 조명 광원부, 광수집부, 및 열전달부를 포함한다. 조명 광원부는 피검체로 조사되는 광을 발생하고 광수집부는 내시경 말단부의 윈도우 및 윈도우와 인접한 대물렌즈를 포함하며, 열전달부는 조명 광원부에서 발생하는 열을 광수집부로 전달한다. 이와 같이, 내시경 시스템에 포함된 조명 광원부에서 발생하는 열을 이용하여 윈도우와 대물렌즈를 포함하는 광수집부의 온도를 증가시킴으로써, 윈도우 표면 가공이나 윈도우에 대한 반복적인 세척이나 코팅이 없이도, 효과적으로 내시경 렌즈에 발생하는 김서림을 방지할 수 있게 된다.

Description

내시경 김서림 방지 시스템 {SYSTEM FOR DEFOGGING ENDOSCOPE}

본 발명은 의료 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 진단 및 수술 등을 위하여 인체 내부에 삽입하여 인체 내부의 이상 여부를 관찰하는데 사용되는 내시경 장치에 관한 것이다.

내시경을 사용하는 수술 또는 진단과정 중 내시경의 단부 윈도우는 습윤한 환경에 노출되며, 주변의 온도변화에 따라서 김서림 현상이 발생한다. 내시경이 체내에 삽입되면, 안개(김) 또는 미세한 액적이 렌즈에 고착되며, 이는 외기에 노출되어 있던 내시경이 인체 삽입공을 통해 체내에 삽입되었을 때, 외기에 비하여 높은 온도와 습도를 유지하고 있는 체내와의 기온차이에 의하여 증기가 윈도우 상에서 액화되기 때문이다.

내시경 윈도우에 김서림 현상이 발생하면, 체내 조직의 관찰이 쉽지 않기 때문에, 서린 김을 제거하기 위한 다양한 방법이 시도되고 있다. 대표적인 예로서, 시술자가 체내에 삽입된 내시경을 인출하여 직접 1차 세정하고 이후, 김서림 방지 코팅 용액을 도포한 후 다시 체내에 삽입하는 매우 단순한 디포깅(defogging) 방법이 있다. 그런데 이러한 방법은 시술 시간이 불필요하게 길어지며, 시술자가 큰 불편을 느끼게 되고, 내시경의 오염에 따른 감염 위험성이 높아지는 문제점이 있다.

다른 예로서, 내시경 단부 윈도우에 다양한 형태의 코팅을 수행하는 방법과 단부 윈도우 표면에 표면가공(나노 크기의 스크래치 등)을 형성하는 방법 등이 있다. 그런데 이러한 표면가공의 단점은 외력에 대한 손상 저항성이 낮다는 것이며, 따라서 기계적 응력에 의한 표면의 손상 가능성이 항상 존재하게 된다. 또 다른 단점은 이러한 표면가공을 위해서는 높은 가공비가 소요된다는 점이다. 또한, 다양한 형태의 코팅을 수행하는 방법은 외과적 시술과정에서 사용되는 내시경 렌즈에 적용하는 경우, 오랫동안 사용되기 위해서는 반복적이고 주기적인 코팅이 필요하다는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 윈도우 표면 가공으로 인한 가공비용이나 가공된 표면 손상 위험이 없고, 반복적인 세척이나 코팅이 없이도, 효과적으로 내시경 렌즈에 발생하는 김서림을 방지할 수 있는 내시경 김서림 방지 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명에 따른 내시경 김서림 방지 시스템은, 조명 광원부, 광수집부, 및 열전달부를 포함한다. 조명 광원부는 피검체로 조사되는 광을 발생하고 광수집부는 내시경 말단부의 윈도우 및 윈도우와 인접한 대물렌즈를 포함하며, 열전달부는 조명 광원부에서 발생하는 열을 광수집부로 전달한다. 이와 같이, 내시경 시스템에 포함된 조명 광원부에서 발생하는 열을 이용하여 윈도우와 대물렌즈를 포함하는 광수집부의 온도를 증가시켜 인체 내부 주변부 온도(37℃)와 맞춰줌으로써, 윈도우 표면 가공이나 윈도우에 대한 반복적인 세척이나 코팅이 없이도, 효과적으로 내시경 렌즈에 발생하는 김서림을 방지할 수 있게 된다.

이때, 내시경 김서림 방지 시스템은 광수집부의 온도를 측정하는 온도 센서부, 및 온도 센서부에 의해 측정된 온도에 따라 열전달부로 전달되는 열의 양을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 광수집부의 온도가 설정된 온도보다 높아지는 것을 방지함으로써, 내시경 피검자가 경험할 수 있는 고통이나 화상 위험을 방지할 수 있게 된다.

또한, 조명 광원부에서 발생하는 열을 냉각시키는 조명 광원 냉각부를 더 포함할 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 조명 광원부에서 발생한 열 중 열전달부로 전달된 양을 초과하는 열로 인해 발생할 수 있는 주변 장치에 대한 오작동이나 내시경 피검자에 대한 피해를 방지할 수 있게 된다.

또한, 조명 광원 냉각부는 조명 광원부에서 발생하는 열 중 제어부에 의해 설정된 양을 열전달부로 전달할 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 제어부는 광수집부에 대한 김서림 방지 기능과 조명 광원에 대한 냉각 기능을 연계하여 전체적으로 보다 효율적인 제어 동작을 수행할 수 있게 된다.

또한, 김서림 방지 시스템은 광수집부에 의해 수집된 광의 신호를 영상 신호로 변환하는 광검출부 및 광수집부와 광검출부를 체결하는 체결부를 더 포함하고, 체결부는 광검출부와 광검출부를 열적으로 차단할 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 열전달부를 통해 광수집부로 전달된 열이 촬상소자를 포함하는 광검출부로 전달되는 것을 차단하여 촬상된 영상의 품질 저하를 방지할 수 있게 된다.

이때, 체결부는 미리 설정된 열전도도 이하의 절연체를 포함할 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 체결부는 열전도도가 낮은 절연체를 포함하는 간단한 구성만으로도 광수집부로부터 광검출부로 전달될 수 있는 열을 효과적으로 차단할 수 있게 된다.

본 발명에 의하면, 내시경 시스템에 포함된 조명 광원부에서 발생하는 열을 이용하여 윈도우와 대물렌즈를 포함하는 광수집부의 온도를 증가시킴으로써, 윈도우 표면 가공이나 윈도우에 대한 반복적인 세척이나 코팅이 없이도, 효과적으로 내시경 렌즈에 발생하는 김서림을 방지할 수 있게 된다.

또한, 광수집부의 온도가 설정된 온도보다 높아지는 것을 방지함으로써, 내시경 피검자가 경험할 수 있는 고통이나 화상을 방지할 수 있게 된다.

또한, 조명 광원부에서 발생한 열 중 열전달부로 전달된 양을 초과하는 열로 인해 발생할 수 있는 주변 장치에 대한 오작동이나 내시경 피검자에 대한 피해를 방지할 수 있게 된다.

또한, 제어부는 광수집부에 대한 김서림 방지 기능과 조명 광원에 대한 냉각 기능을 연계하여 전체적으로 보다 효율적인 제어 동작을 수행할 수 있게 된다.

또한, 열전달부를 통해 광수집부로 전달된 열이 촬상소자를 포함하는 광검출부로 전달되는 것을 차단하여 촬상된 영상의 품질 저하를 방지할 수 있게 된다.

또한, 체결부는 열전도도가 낮은 절연체를 포함하는 간단한 구성만으로도 광수집부로부터 광검출부로 전달될 수 있는 열을 효과적으로 차단할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내시경 김서림 방지 시스템의 개략적인 블록도.
도 2는 내시경 말단부 디스털팁(Distal tip)의 개략적인 정면도.
도 3은 도 1의 내시경 김서림 방지 시스템의 실제 구현예의 개략적인 블록도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내시경 김서림 방지 시스템의 개략적인 블록도이다. 도 1에서 내시경 김서림 방지 시스템(100)은, 조명 광원부(110), 광수집부(120), 열전달부(130), 온도 센서부(140), 제어부(150), 조명 광원 냉각부(160), 광검출부(170), 및 체결부(180)를 포함한다.

조명 광원부(110)는 피검체로 조사되는 광을 발생한다.

일반적으로, 환자의 복강 등 인체 내부를 검사하기 위하여 사용하는 내시경에는 조명 광원부(110)로서 하나 이상의 조명 수단이 설치되어 내시경이 복강 등 인체 내부에 삽입되는 경우 인체 내부를 조명하는 기능을 가진다.

조명 수단은 램프나 엘이디(LED; Light Emitting Diode) 등 전기적 발광 수단을 사용하는 것이 가능하나, 고휘도 엘이디가 소형화되면서 내시경 말단부에 설치하는 경우가 증가하고 있다. 엘이디를 외부에 설치하여 광파이버를 통해 광을 전달하는 피검체로 전달하는 경우에 비해 내시경 말단부에 설치할 경우 광 전달시 발생되는 광 손실을 줄이고 광 전달 효율을 증대시킬 수 있다.

광수집부(120)는 조명 수단에서 조사된 빛이 인체 내부 피검체에서 반사되어 나오는 광을 수집하기 위한 모듈로서, 내시경 말단부의 윈도우 및 윈도우와 인접한 대물 렌즈를 포함한다.

도 2는 내시경 말단부 디스털팁(Distal tip)의 개략적인 정면도이다.

도 2에서 조명 광원부(110)의 조명 렌즈(Illumination lens), 광수집부(120)의 대물렌즈(Objective lens), 및 생체 검사(biopsy) 및 석션(suction)을 수행하는 워킹 채널(Working)의 구성을 확인할 수 있다. 이때, 광수집부(120)의 윈도우는 디스털팁에서 대물렌즈의 외측, 즉 대물 렌즈로부터 피검체 방향의 위치에 위치한다.

열전달부(130)는 조명 광원부(110)에서 발생하는 열을 광수집부(120)로 전달한다. 이와 같이, 내시경 시스템에 포함된 조명 광원부에서 발생하는 열을 이용하여 윈도우와 대물렌즈를 포함하는 광수집부(120)의 온도를 증가시킴으로써, 윈도우 표면 가공이나 윈도우에 대한 반복적인 세척이나 코팅이 없이도, 효과적으로 내시경 렌즈에 발생하는 김서림을 방지할 수 있게 된다.

열전달부(130)의 구성은, 예를 들어, 열전도율이 높은 재질의 구조물을 이용하여 조명 광원부(110)와 광수집부(120)를 직접 연결하거나, 냉각수가 열전달을 수행할 수 있도록 하는 튜브 구조를 조명 광원부(110)와 광수집부(120) 사이에 설치하는 등의, 다양한 방식으로 구현할 수 있다.

한편, 조명 수단으로 엘이디(LED; Light Emitting Diode)를 사용하는 경우 다른 조명 수단에 비하여 발열이 적은 편이기는 하나, 내시경과 같이 밀폐된 기구 내에서 사용되는 경우 엘이디의 발광 접점에서 발생하는 열에 의해 조명 수단 온도가 체온에 비하여 높아지게 된다.

특히, 근래 사용되는 고휘도 엘이디를 사용하는 경우, 그 크기에 비하여 높은 광량을 가지는 효율적인 조명이 가능하나, 발열량 역시 급격히 증가하여 온도가 100℃를 넘도록 발열이 발생할 수 있다. 이러한 조명 수단의 발열은, 열에 민감하고 약한 단백질이 주 구성성분인 인체의 조직이나 기관에 치명적인 손상을 가져올 수 있다는 문제점이 있다.

이에 따라, 온도 센서부(140)는 광수집부(120)의 온도를 측정하고, 제어부(150)는 온도 센서부(140)에 의해 측정된 온도에 따라 열전달부(130)로 전달되는 열의 양을 제어한다. 이러한 구성에 의하면, 광수집부(120)의 온도가 설정된 온도보다 높아지는 것을 방지함으로써, 내시경 피검자가 경험할 수 있는 고통이나 화상을 방지할 수 있게 된다.

또한, 조명 광원 냉각부(160)는 조명 광원부(110)에서 발생하는 열을 냉각시킨다. 이러한 구성에 의하면, 조명 광원부(110)에서 발생한 열 중 열전달부(130)로 전달된 양을 초과하는 열로 인해 발생할 수 있는 주변 장치에 대한 오작동이나 내시경 피검자에 대한 피해를 방지할 수 있게 된다.

이때, 조명 광원 냉각부(160)는 조명 광원부(110)에서 발생하는 열 중 제어부(150)에 의해 설정된 양을 열전달부(130)로 전달할 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 제어부는 광수집부에 대한 김서림 방지 기능과 조명 광원에 대한 냉각 기능을 연계하여 전체적으로 보다 효율적인 제어 동작을 수행할 수 있게 된다.

다시 말해, 내시경 조사광원으로 내시경 말단부에 설치된 조명수단으로부터 발생하는 열을 냉각함에 있어, 열의 일부를 내시경 말단부에 위치한 대물렌즈(Objective lens; 윈도우나 광픽업 렌즈 포함)를 가열하여 대물렌즈 주변 온도와 인체 내부 주변부의 온도차이를 줄임으로써 수집광 렌즈의 김서림을 방지하는 것이다.

내시경에서의 김서림 방지를 위해 내시경 디스털팁 내외부의 온도차이를 줄이는 방법으로, 전기 등의 외부 에너지를 이용하여 광수집부(120)를 가열하는 방식도 고려할 수 있지만, 이 경우 별도의 가열 구조 등을 필요로 하기 때문에 디스털팁의 구조가 더욱 복잡해질 수 있고, 조사광원의 냉각을 위한 냉각 시스템의 용량도 더욱 커져야 하는 문제가 있다.

그러나, 본 발명에서와 같이 조사광원의 냉각과 광수집부(120)의 가열을 연계하여 구성하는 경우, 내시경 조사광원에서의 열냉각을 보다 효율적으로 수행할 수 있게 되는 것은 물론 디스털팁의 구조도 더욱 단순화할 수 있게 된다.

광검출부(170)는 광수집부(120)에 의해 수집된 광의 신호를 영상 신호로 변환하고, 체결부(180)는 광수집부(120)와 광검출부(170)를 체결한다. 이때, 체결부(180)는 광수집부(120)와 광검출부(170)를 열적으로 차단할 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 열전달부(130)를 통해 광수집부(120)로 전달된 열이 촬상소자를 포함하는 광검출부(170)로 전달되는 것을 차단하여 촬상된 영상의 품질 저하를 방지할 수 있게 된다.

이때, 체결부(180)는 미리 설정된 열전도도 이하의 절연체를 포함할 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 체결부(180)는 열전도도가 낮은 절연체를 포함하는 간단한 구성만으로도 광수집부(120)로부터 광검출부(170)로 전달될 수 있는 열을 효과적으로 차단할 수 있게 된다.

촬상소자를 포함하는 광검출부(170)는 온도가 높아지면 활동하는 전하들이 많아지게 되므로, 광검출부(170)의 온도 증가는 영상 노이즈의 원인이 될 수 있다. 따라서 조사광원으로부터 전달되는 열은 광검출부(170)와는 분리되어 열이 광검출부(170)로 전달되지 않도록 절연체로 체결부(180)를 구성하는 것이다.

도 3은 도 1의 내시경 김서림 방지 시스템의 실제 구현예의 개략적인 블록도이다. 도 3에서, 조명 광원부(110)는 조명광원(112) 및 조명렌즈(114)를 포함하고 있고, 광수집부(120)는 대물렌즈(Objective lens)로 표현되어 있는 것을 확인할 수 있다.

체결부(180)는 대물렌즈(120)와 광검출부(170) 사이에서 대물렌즈(120)와 광검출부(170)를 체결하고 있으며, 제어부(Controller; 150)는 온도센서(140) 및 냉각부(160)와 연결되어 온도센서(140)가 측정한 온도 정보를 이용하여 냉각부(160)를 제어하는 구성이 도시되어 있다.

본 발명이 비록 일부 바람직한 실시예에 의해 설명되었지만, 본 발명의 범위는 이에 의해 제한되어서는 아니 되고, 특허청구범위에 의해 뒷받침되는 상기 실시예의 변형이나 개량에도 미쳐야할 것이다.

100: 내시경 김서림 방지 시스템
110: 조명 광원부
120: 광수집부
130: 열전달부
140: 온도 센서부
150: 제어부
160: 조명 광원 냉각부
170: 광검출부
180: 체결부

Claims (6)

1. 피검체로 조사되는 광을 발생하는 조명 광원부;
   내시경 말단부의 윈도우 및 상기 윈도우와 인접한 대물렌즈를 포함하는 광수집부; 및
   상기 조명 광원부에서 발생하는 열을 상기 광 수집부로 전달하는 열전달부를 포함하는 것을 특징으로 하는 내시경 김서림 방지 시스템.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 광수집부의 온도를 측정하는 온도 센서부; 및
   상기 온도 센서부에 의해 측정된 온도에 따라 상기 열전달부로 전달되는 열의 양을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내시경 김서림 방지 시스템.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 조명 광원부에서 발생하는 열을 냉각시키는 조명 광원 냉각부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내시경 김서림 방지 시스템.
   
4. 제 2항에 있어서,
   상기 조명 광원 냉각부는 상기 조명 광원부에서 발생하는 열 중 상기 제어부에 의해 설정된 양을 상기 열전달부로 전달하는 것을 특징으로 하는 내시경 김서림 방지 시스템.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 광수집부에 의해 수집된 광의 신호를 영상 신호로 변환하는 광검출부; 및
   상기 광수집부와 광검출부를 체결하는 체결부를 더 포함하며,
   상기 체결부는 상기 광검출부와 광검출부를 열적으로 차단하는 것을 특징으로 하는 내시경 김서림 방지 시스템.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 체결부는 미리 설정된 열전도도 이하의 절연체를 포함하는 것을 특징으로 하는 내시경 김서림 방지 시스템.
   

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