KR100483734B1

KR100483734B1 - 광화학적 치료용 레이저/엘이디 포단

Info

Publication number: KR100483734B1
Application number: KR10-2001-0072767A
Authority: KR
Inventors: 김병철; 김경목
Original assignee: 김병철
Priority date: 2001-11-21
Filing date: 2001-11-21
Publication date: 2005-04-15
Also published as: KR20030041703A

Abstract

본 발명은 광화학적 치료용 레이저/LED 포단에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 레이저 또는 LED를 적절한 간격으로 어레이(array) 형태로 배열하여 메트 속에 수용함으로서, 직경 수10cm 이상의 넓은 환부를 환부의 형태에 맞추어 골고루 조사할 수 있도록 한 광화학적 치료용 레이저/LED 포단(1)으로, 지금까지 광의 빔 폭이 적어서 경혈조사에만 응용되어 오던 LLLT 기술이 고안으로 보다 넓은 부위에 골고루 조사를 할 수가 있게 함으로써, 만성관절 류마티스, 오십견, 급만성 요통, 경추연좌(頸椎捻挫),건초염(腱梢炎), 통풍, 염좌, 타박,관절염, 스트레스성 위염, 아토피성 피부염, 턱관절증, 스트레스성 대장 중후군, 천식, 화분증, 자율신경 실조증, 뇌혈관장애에 의한 마비, 소아마비증, 알쓰하이마성과 파킨슨씨 노인성치망증, 갱년기 심신장애, 근육마비 및 경련, 저림등의 질병치료를 할 수가 있다.

Description

광화학적 치료용 레이저/엘이디 포단{laser/LED pad for use in photochemistry medical}

본 발명은 광화학적 치료용 레이저/LED 포단에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 레이저 또는 LED를 적절한 간격으로 어레이(array) 형태로 배열하여 메트 속에 수용함으로서, 직경 수10cm 이상의 넓은 환부를 환부의 형태에 맞추어 골고루 조사할 수 있도록 한 광화학적 치료용 레이저/LED 포단에 관한 것이다.

식물에 대한 광-화학적 작용은 탄소동화작용에서 볼 수가 있는데 생체에 대해서도 광을 조사하면 그 광학적 작용에 의해서 ATP가 생산되어 세포가 활성화한다는 것이 알려져 있다. 즉, 레이저 광을 생체세포를 소손(燒損)하지 않을 정도의 저 에너지로 하여 생체에 조사(照射)하면 생체의 생리작용을 활성화시키고 환부의 자연치유력을 증진시키는 효과가 있다는 사실인데 이것은 이미 고출력 레이저를 사용한 외과수술과정에서의 경험을 통하여 의료현장에는 잘 알려져 있었다.

최근 이 작용을 적극적으로 이용하여 각종 질병을 치료하는 저출력 레이저광 치료법(Low Level Laser Therapy: LLLT)이 개발되어 여러 질병분야에서 이용되기 시작하고 있다.

광의 생화학적작용은 광의 파장, 편광성, 강도 등에 따라 결정되는데 실험에 의하면 인체에는 600um - 1000um 범위의 편광으로서 100mW 정도의 에너지를 가진 광이 가장 효과가 클것으로 알려져 있다.

이러한 광은 He-Ne 레이저나 반도체 레이저 또는 YAG 레이저 등을 이용하면 발생시킬 수가 있는데 특히 크기나 가격면에 있어서 반도체 레이저가 유리하여 지금은 GaAs(904nm), GaAlAs(780-820-870nm, InGaAlP(630-685nm)를 재료로 하는 반도체 레이저가 주로 개발되어 판매되고 있다.

그러나, 이러한 레이저 대신에 LED의 방사광도 사용할 수가 있음이 보고되어 있는데 이것은 특히 제조원가를 중시하는 제품에 채택되고 있다. LED는 레이저 광과 같은 코리렌트(coherent)광이 아니기 때문에 빔 폭을 어느 정도 이하로 집속할 수가 없고 편광이 아니지만 600-1000 um 영역의 광을 발생하고 100mW/cm 정도의 강도를 보장할 수 있다면 반도체 레이저를 이용한 것과 거의 비슷한 효과를 얻을 수가 있다.

현재 LLLT 요법에서 가장 보급되어 있는 것은 각종 통증치료인데 카나다의 플로그 교수가 He-Ne 레이저를 레이저 침(laser acupuncture)의 형태로 경혈에 조사하여 통증제거에 큰 효과를 얻었는 것이 계기가 되어 크게 발전하였다. 현재는 경혈만이 아니고 환부에 직접 조사함으로서 통증은 물론이고 질환 자체를 치유시키는데도 대단히 높은 효과를 얻을 수 있다는 것이 확인되어 그 응용분야는 크게 확대되고 있다. 특히 LLLT는 종래 난치로 알려저 있는 각종 만성질환에 탁월한 효과가 있을 뿐 아니라 치료기술이 본질적으로 비침범성(무수술성)이고 무투약성이며 환자에의 고통도 부작용도 거의 없을 뿐 아니라 의료비 부담도 재래의 전통적 치료방식에 비해서 극히 적어도 된다는등 획기적인 장점이 있다.

그러나 지금까지 LLLT를 목적으로 개발되어 있는 치료기는 조사직경이 수cm 이내로 좁아서 일정한 점을 조사하면 되는 경혈조사에는 적합하나 광범위한 부위의 조사를 필요로 하는 경우에는 부적합한 것이 대부분이다. 특히 수술후의 수술부위의 치유촉진, 넓은 범위의 염증의 치료등, 경혈보다는 광범위한 면에 광을 골고루 조사하여 넓은 영역의 생체세포를 활성화시키고저 하는 경우, 또는 비전문인이 가정에서 치료하고자 하는 경우에는 조사직경이 수10cm 정도로 넓은 광원을 필요로 하게 된다.

또한, 일반적으로 600-700um의 짧은 파장의 광은 헤모그로빈(hemogrobin)에 그리고 1,000 um 정도의 긴 파장은 지방과 물에 잘 흡수되어 그 부분의 세포를 활성화 시키기 때문에 환부에 따라서 최적합한 파장으로 조정하면 효과적이다. 그러나 레이저 다이오드는 반도체 재료와 구조에 따라서 발생광의 파장과 출력이 결정되기 때문에 특정 질병이나 환부에 최적합한 파장이나 출력으로 임의로 조정할 수가 없다.

따라서 서로 다른 특성을 지닌 반도체 레이저 또는 LED를 2, 3 종 혼합하여 어레이를 만들고 이것을 외부에서 절환 하도록 할 필요가 있다.

또한, 레이저 반도체를 다수 어레이로 하는 경우, 포단의 제조원가가 상승한다. 원가절약을 위해서는 다소 효과는 떨어져도 반도체 레이저와 비슷한 파장을 지닌 LED를 사용하는 방법을 채택할 필요가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점들에 의해 착안된 것으로서 반도체 레이저 또는 LED를 적절한 간격으로 어레이(array) 형태로 배열하여 메트 속에 수용함으로서, 직경 수10cm 이상의 넓은 환부를 환부의 형태에 맞추어 골고루 조사할 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 반도체 레이저 또는 LED를 다수 사용하여 평면 어레이(array)로 만들어 방석 또는 포단형의 가요성(可撓性)포지에 부착 또는 장착하여 사용시에는 환부에 접촉시켜 광을 넓은 부위에 조사하여 저출력 광-화학적 치료(LLLT 또는 LEDT)를 할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

또한, LLLT 또는 LEDT 치료기에 있어서, 혼합된 2 가지 이상의 광원소자를 방석 또는 포단전체에 설치하여 조사광의 파장과 출력을 필요에 따라 절환하여 사용할 수 있도록 한 것을 특징으로 하며, 상기 광원소자는 반도체 레이저 또는 LED소자임을 특징으로 한다.

또한, 조사광의 순간 출력과 조사시간을 설정해 주면 자동으로 조사광을 절환 또는 점멸 시키는 제어장치와 총 조사량(dose)을 항시 감시하고 허용량 초과시에는 자동 절단되는 안전장치를 갖춘 것을 특징으로 한다.

상기한 본 발명의 목적, 특징, 그리고 구조상의 점들은, 첨부된 도면들을 참조하여 이하에서 기술되는 본 발명의 상세하고 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다. 도면들 내에서 서로 동일 내지 유사한 부분들은 설명 및 이해의 편의상 동일 내지 유사한 참조부호들로 기재되어 있는 점을 가급적 주목해야 한다.

본 발명의 구성을 설명하기 전에 먼저 LLLT 또는 LED치료기에 대하여 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

레이저 다이오드(LD)는 출력중폭기 PA에 의해 구동되는데 그 광출력은 백색잡음발생기 WNG와 저역필터 LPF 그리고 펄스폭 발생기 PWM로 된 귀환제어회로에 의해서 자동 조절된다.

일반적으로 레이저 다이오드(LD)의 출력은 주위온도, 전원전압등에 의해 쉽게 변화하게 되는데 이 경우 레이저 다이오드(LD)가 소손될 위험이 있을 뿐 아니라 치료효과에도 영향을 미치기 때문에 이 회로는 이러한 변화를 자동으로 억제할 수 있도록 고안되어 있다. 또한, 주위온도가 상승하거나 전지전압이 증가하면 WNG의 잡음전력이 증가하는 까닭에 LPF를 경유하여 나오는 저주파 성분도 증가하여 PWM가 발생하는 펄쓰폭의 듀티(duty)가 적어지고 그 결과 LD의 "온" 시간이 짧아진다.

LED는 LD가 동작하고 있음을 나타내는 표시기이다.

즉, 레이저 다이오드(LD)를 동작시키기 위하여 주 스위치를 "온" 시키면 전원이 전자스위치(ESW)를 경유하여 LD와 동시에 LED 구동회로 DRV에 공급되어 LED를 "온"시킨다. 전자스위치는 스위치인 동시에 전윈안정회로의 구실도 하도록 되어 있다.

상기와 같은 원리로 작동되는 LLLT 또는 LED치료기를 도 1 또는 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

1은 본 발명 절연성 포지로 형성된 포단의 외관이다.

즉, 상기 포단(1)은 두꺼운 절연성 포지로 되어 있으며 그 속에 도 3 또는 도 4와 같은 가요성 회로판(2)이 설치된다.

상기 회로판(2)에는 레이저(Laser)반도체 또는 LED소자(3)가 배열설치된다.

상기 반도체 소자(3)는 도 3에 도시된 바와 같이, 1조(3a)와 2조(3b)의 두 개조로 나누어져 있으며 각각 다른 특성의 반도체를 사용한다.

상기 회로판(2)는 가요성 PCB로 되어 있어서 포단(1)의 형상에 따라 무리 없이 형상이 바뀌어 질 수가 있다. 이때, 포단(1)에는 멜빵(5)이 4군데 부착되어 있어서 환부에 단단히 고정 시킬 수 있도록 되어 있다.

4는 전원공급코드이다.

또한, 상기 회로판(2) 위에 도 4에 도시된 바와같은 방열매체(10)를 설치하고, 이 방열매체(10)에 레이저반도체 또는 LED소자(3)를 고정하여 설치한다.

즉, 도 6에 나타낸 바와같이, 상기 방열매체(10)를 도넛형상으로 제작하고, 가운데 설치구멍(11)에 레이저반도체(LD) 또는 LED소자(3)를 고정한다(도 4의 요부확대도 참조).

이때, 상기 방열매체(10)는 천연옥 또는 맥반석, 목어석, 금, 동으로 할 수가 있으며, 상기 포단(1) 내에 압착된 참숯을 넣어 사용할 수도 있다.

또한, 상기 레이저반도체 또는 LED소자(3)는 도 4의 요부확대도에 나태낸 바와같이, 렌즈(3c)에 의해 보호된다.

상기와 같이, 구성되는 광화학적 치료용 레이저/LED 포단(1)은 먼저, 레이저반도체 또는 LED소자(3) 즉, 직렬로 연결된 파장 800nm 출력 100mW 반도체 레이저 또는 LED 소자(3a)를 1조로 하고, 직렬로 연결된 파장 1000 nm 출력 10 mW 반도체 레이저 또는 LED 소자(3b)를 2조로 하여 이들을 각각 서로 교차되도록 도 3에 나타낸 가요성 회로기판(2) 상에 일정한 간격으로 배열하여 레이저 어레이(Laser Array)를 만들어 넓은 환부에 골고루 LED 광을 조사할 수 있도록 한다.

이때, 일반적으로 반도체 레이저 또는 LED 소자에 있어서는 반도체의 재료와 구조에 의해서 그 발생광의 파장과 출력이 일의적으로 결정된다.

따라서, 치료에 최적합한 파장과 강도를 지닌 광을 발생 시킬려면 2, 3 종의 반도체를 혼합하여 적절히 절환하여 사용하면 된다.

예를 들면 도 3에서 1조(3a)는 100mW 소자 2조(3b)는 10mw 소자로 하거나 또는 1조(3a)는 800nm 2조(3b)는 1000nm 소자로 하여 필요에 따라 어레이 조에 인가하는 전원(4)을 선택적으로 절환 공급함으로서 포단전체의 조사파장 또는 또는 조사강도를 적절히 절환 할 수 있도록 하여도 좋다.

상기 어레이는 두가지 서로 다른 파장, 또는 출력의 반도체를 도 같이 교대로 배열하여 필요에 파장 또는 출력을 2 단계로 절환하여 사용할 수 있도록 하였다.

따라서 두 어레이는 각 각 독립된 전원선에 연결되어 있으며 외부 제어기(도시하지 않음)에 의해서 적절히 절환된다.

다음 상기와 같이 만들어진 어레이 회로기판(2)은 도 2에 도시된 바와같이 가능한 한 포근한 절연성 포지에 봉입하고 레이저 소자 또는 LED(3)의 렌즈(3c) 부분만 도 4의 요부확대부와 같이 밖으로 나오도록 한다.

상기와 같이 이루어진 광화학적 치료용 레이저/LED 포단(1)은 사용할 때는 레이저 어레이(3)를 환부의 피부에 밀착시켜서 장착하고 소정의 시간 만큼 레이저 광을 조사한다. 이때, 조사 시간은 광의 파장, 출력 그리고 파형에 따라 달라지는데 총 조사량(dosage)은 별도로 산출된 표준에 따라 제어기에서 자동 조절된다.

이상과 같이 본 발명 광화학적 치료용 레이저/LED 포단은 다음과 같은 효과를 얻게 된다.

첫째, 지금까지 광의 빔 폭이 적어서 경혈조사에만 응용되어 오던 LLLT 기술이 고안으로 보다 넓은 부위에 골고루 조사를 할 수가 있게 함으로써, 만성관절 류마티스, 오십견, 급만성 요통, 경추연좌(頸椎捻挫),건초염(腱??炎), 통풍, 염좌, 타박,관절염, 스트레스성 위염, 아토피성 피부염, 턱관절증, 스트레스성 대장 중후군, 천식, 화분증, 자율신경 실조증, 뇌혈관장애에 의한 마비, 소아마비증, 알쓰하이마성과 파킨슨씨 노인성치망증, 갱년기 심신장애, 근육마비 및 경련, 저림등의 질병치료를 할 수가 있다.

둘째, LED 어레이를 사용함으로서, 보다 염가인 광-화학치료기가 개발되고 보다 경제적인 치료가 가능해 진다.

셋째, 발광소자 2, 3 종을 혼합하여 배열 함으로서 필요에 따라 출력과 파장을 가변할 수 있는 광-화학 치료기가 구현할 수가 있다.

도 1는 본 발명 광화학적 치료용 레이저/LED 포단의 작동원리를 간략하게 나타낸 구성도

도 2는 본 발명 광화학적 치료용 레이저/LED 포단 외관을 나타낸 사시도

도 3는 본 발명 광화학적 치료용 레이저/LED의 회로기판을 나타낸 평면도

도 4는 본 발명 광화학적 치료용 레이저/LED의 회로기판의 측단면도

도 5는 본 발명 광화학적 치료용 레이저/LED 포단 전체를 나타낸 평면도

삭제

도 6은 본 발명 방열매체만 일부 발췌하여 나타낸 도

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 포단 2 : 회로기판

3 : 레이저/LED소자 4 : 전원공급코드

5 : 멜빵 10 : 방열매체

11 : 설치구멍

Claims

반도체 레이저 또는 LED를 다수 사용하여 평면 어레이(array)로 만들어 방석 또는 포단형의 가요성(可撓性)포지에 부착 또는 장착하여 사용시에는 환부에 접촉시켜 광을 넓은 부위에 조사하여 저출력 광-화학적 치료(LLLT 또는 LEDT)를 할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 광화학적 치료용 레이저/LED 포단.
LLLT 또는 LEDT 치료기에 있어서, 직렬로 연결된 파장 800nm 출력 100mW 반도체 레이저 또는 LED 소자를 1조로 하고, 직렬로 연결된 파장 1000 nm 출력 10 mW 반도체 레이저 또는 LED 소자를 2조로 하여 이들을 각각 서로 교차되도록 회로기판 상에 병렬로 배선 설치하고, 상기 회로기판의 외부에 절연성포지로 형성된 포단을 감싸도록 형성하며, 상기 포단의 양 모서리부에 멜빵을 형성하고, 상기 1조 및 2조로 이루어진 반도체 레이저 또는 LED 소자의 끝단에 전원을 인가하기 위한 전원공급코드를 형성한 것을 특징으로 하는 광화학적 치료용 레이저/LED 포단.
제 2항에 있어서, 상기 반도체 레이저 또는 LED소자는 도넛형상으로 이루어진 방열매체의 설치구멍에 끼워지도록 설치된 것을 특징으로 하는 광화학적 치료용 레이저/LED 포단.
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