Doctor holding medical endoscope

유리가 의료 기기에 적합한 5가지 이유

유리 섬유는 광 전달 시 폴리머 섬유에 비해 많은 이점을 제공합니다. 유리가 내시경 및 치과 장비와 같은 의료 기기에서 빛을 전달하는데 가장 적합한 5가지 이유가 있습니다.

1. 우수한 광 성능

유리를 사용하여 유연하고 견고한 라이트 가이드의 기초가 되는 광섬유를 만들 경우 최고 수준의 광 전달 성능을 기대할 수 있습니다. 유리의 높은 연색 평가 지수는 광섬유 또는 라이트 가이드로 들어오고 나가는 빛의 파장이 거의 변하지 않는다는 것을 의미합니다. 이를 통해 의료 종사자는 조직을 볼 수 있는 가장 사실적인 색상을 얻습니다. 또한, 유리 섬유가 제공하는 높은 개구수 최대 1을 통해 더 많은 빛이 섬유로 들어오고 따라 내려갈 수 있어 더 넓은 시야를 만들고 더 작은 섬유 다발로 더 큰 영역을 비출 수 있습니다. 대조적으로, 폴리머 광섬유는 제한된 재료적 특성으로 인해 최대 개구수 0.5만 얻을 수 있습니다.

 

2. 강하면서도 유연한 특성

유리는 특히 강한 특성을 갖지만 매우 얇아지면 유연성이 생깁니다. 이러한 특성을 조합할 때 광 가이드용 유리 섬유는 직경 30미크론(인간 모발 두께의 절반 미만)까지 가늘어질 수 있습니다. 이러한 작은 직경으로 인해 내시경의 매우 유연한 동작을 위해 필요한 타이트한 곡률 반경이 가능합니다. 이와 반대로, 매우 얇은 폴리머 섬유는 일반적으로 500미크론의 직경을 가지며, 대부분의 경우 1 mm(1,000미크론) 이상입니다. 이미징 분야의 경우, 개별 유리 섬유는 직경이 4미크론에 불과하므로 높은 픽셀 해상도를 구현할 수 있습니다. 즉, 세부적이고 선명한 이미지가 섬유 번들의 한쪽 끝에서 다른쪽 끝으로 이동할 수 있습니다.

수술실에서 의료용 내시경을 들고 있는 의사

광섬유 라이트 가이드를 사용하면 내시경 또는 경질 광섬유 치과용 로드와 같은 같은 장비를 섭씨 134도에서 쉽게 가압멸균 또는 재처리할 수 있습니다.

매듭으로 묶인 유리 광섬유 번들

특수 유리로 만들어진 섬유는 플라스틱 섬유보다 더 잘 휘고 유연합니다. 탄성 계수가 상당히 높습니다.

3. 높은 온도에서 안전성 유지

유리는 최대 350°C의 온도에서 안정적인 상태를 유지하기 때문에 유연한 유리 섬유 번들 또는 견고한 라이트 가이드는 134°C에 이르는 가압 멸균 처리를 쉽게 견딜 수 있습니다. 따라서 유리는 세척 및 멸균이 필요한 치과 장비나 내시경과 같은 재사용 가능한 기기에서 빛을 전달하는 데 이상적입니다. 가압 멸균 처리는 일반적으로 최대 80°C의 온도를 견딜 수 있는 폴리머 섬유가 포함된 기기에 적합하지 않습니다.

 

4. 다양한 디자인 옵션

매우 작은 유리 섬유의 직경 덕분에 많은 단일 섬유를 비교적 작은 섬유 번들에 넣을 수 있습니다. 그 결과, 작은 섬유 번들로 복잡한 형상을 구현할 수 있습니다. 일회용 내시경의 광원으로 사용될 경우, 광섬유의 작은 직경으로 인해 카메라의 과포화를 줄일 수 있는 형태로 카메라 주변에 배치할 수 있습니다. 또한 유리 섬유 번들을 사용하면 다수의 작은 분기를 따라 단일 광원에서 여러 위치로 빛을 전달할 수 있습니다. 유리 섬유 번들로 적색, 녹색 및 청색 LED 조명을 혼합하여 다른 쪽 끝에서 균일한 백색광을 생성할 수 있습니다. 유리 섬유는 매우 가늘기 때문에 두꺼운 폴리머 섬유에 비해 특정 직경의 번들에 더 적합합니다. 섬유 수가 많을수록 보다 균일한 광 출력을 얻을 수 있습니다.

 

5. 높은 내화학성

높은 내화학성 덕분에 유리는 세척제, 세제, 산, 염기, 용매 또는 접착제와 상호 작용하지 않습니다. 따라서 유리 구성품을 오래 지속시키고 세척을 간편하게 만듭니다. 또한 유리의 불활성 특성은 신체의 면역 반응을 방해하지 않아 알레르기 반응의 위험이 없습니다. 반면에 폴리머는 다양한 화학물질과 반응할 수 있으며 때때로 신체에서 면역 반응을 일으킬 수 있습니다. 많은 폴리머는 플라즈마 멸균과 같은 저온 의료 장비 절차에 사용될 수 없으며 이는 이 절차에 사용되는 과산화수소와 반응하기 때문입니다.

유리 섬유가 빛을 전달하는 방식은 무엇입니까?

유리 섬유는 섬유 인출 공정을 사용해 유리 코어 로드에서 생산된 다음 일반적으로 섬유 번들로 추가 가공됩니다. 유리 섬유는 유리의 피복과 광 전도 코어로 구성됩니다. 빛을 섬유의 전면을 향해 가능한 한 적은 손실로 전달하기 위해 전반사 원리를 사용합니다.

이는 섬유 피복과 섬유 코어의 계면에서 빛이 굴절되지 않고 완전히 반사된다는 것을 의미합니다. 섬유 피복이 섬유 코어보다 낮은 굴절률을 가질 때 전반사가 가능합니다. 빛이 피복에 부딪히는 최소 임계각, 즉 섬유의 최대 구경각에 해당합니다.

유리 광섬유를 통과하는 빛의 다이어그램

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