KR100508979B1 - 에르븀 야그 레이저 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 에르븀(Er) 야그(YAG) 레이저 장치에 관한 것으로, 2.94㎛ 파장을 갖는 레이저 빔을 이용하여 치아나 뼈와 같이 단단한 곳을 시술할 수 있으며, 또한 물 흡수도가 CO2 레이저에 비해 10배 정도 높은 에르븀(Er)을 사용하기 때문에 레이저 치료에 의한 열 손상을 줄일 수 있는 효과가 있다. 이를 위한 본 발명에 의한 에르븀(Er) 야그(YAG) 레이저 장치는, 전원을 공급하는 전원부; 상기 전원을 공급받아 레이저를 발생하는 레이저 발생부; 상기 레이저 발생부에서 발생된 레이저를 전송하는 광 파이버; 상기 레이저에 의해 가열된 환부를 냉각시키고 환부를 세척하기 위한 냉매를 공급하는 냉매 공급부; 상기 냉매 공급부로 부터의 냉매를 전송하는 냉매관; 상기 전원부로부터 전원을 수신하여 상기 레이저 발생부에서 발생되는 레이저의 파워를 제어하고 상기 냉매 공급부에서 출력되는 냉매의 량을 제어하는 제어부; 및 상기 광 파이버를 통해 전송된 레이저와 상기 냉매관을 통해 전송된 냉매를 환자의 환부에 공급하여 치료하는 레이저 핸드피스를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

에르븀 야그 레이저 장치{ERBIUM YAG LASER APPARATUS}
본 발명은 에르븀(Erbium; Er) 야그(YAG; Yittrium-Aluminum-Garnet) 레이저(Laser) 장치에 관한 것으로, 특히 2.94㎛ 파장을 갖는 레이저 빔을 이용하여 치료할 수 있는 에르븀(Er) 야그 레이저 장치에 관한 것이다.
종래에는 CO2 레이저나 아르곤 레이저 또는 Nd 야그(YAG) 레이저를 이용하여 치과 수술에 이용하였다. 하지만, 종래의 CO2 레이저나 아르곤 레이저 또는 Nd 야그(YAG) 레이저는 물 흡수도가 작기 때문에 조직에 열손상을 줄 수 있는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 2.94㎛ 파장을 갖는 레이저 빔을 이용하여 연조직뿐만 아니라 경조직에도 치료할 수 있는 에르븀(Er) 야그(YAG) 레이저 장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 물 흡수도가 CO2 레이저에 비해 10배 정도 높은 에르븀(Er)을 사용하여 레이저에 의한 열 손상을 줄인 에르븀(Er) 야그(YAG) 레이저 장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 플래쉬 램프 펌핑 방법에 의해 2.94㎛ 파장을 갖는 레이저 빔을 발생하는 에르븀(Er) 야그(YAG) 레이저 장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 레이저 다이오드 펌핑 방법에 의해 2.94㎛ 파장을 갖는 레이저 빔을 발생하는 에르븀(Er) 야그(YAG) 레이저 장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 에르븀(Er) 야그(YAG) 레이저 장치는,
전원을 공급하는 전원부;
상기 전원을 공급받아 레이저를 발생하는 레이저 발생부;
상기 레이저 발생부에서 발생된 레이저를 전송하는 광 파이버;
상기 레이저에 의해 가열된 환부를 냉각시키고 환부를 세척하기 위한 냉매를 공급하는 냉매 공급부;
상기 냉매 공급부로 부터의 냉매를 전송하는 냉매관;
상기 전원부로부터 전원을 수신하여 상기 레이저 발생부에서 발생되는 레이저의 파워를 제어하고 상기 냉매 공급부에서 출력되는 냉매의 량을 제어하는 제어부; 및
상기 광 파이버를 통해 전송된 레이저와 상기 냉매관을 통해 전송된 냉매를 환자의 환부에 공급하여 치료하는 레이저 핸드피스를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 사용자로부터 입력받은 신호에 의해 상기 레이저 발생부로부터 발생되는 레이저의 빔을 조절하는 것을 특징으로 한다.
상기 레이저 발생부는 플래쉬 램프 펌핑 방법(Flash lamp pumping method)에 의해 레이저를 발생하는 것을 특징으로 한다.
상기 레이저 발생부는 레이저 다이오드 펌핑 방법(Laser diode pumping method)에 의해 레이저를 발생하는 것을 특징으로 한다.
상기 에르븀(Er) 야그 레이저 장치는 상기 레이저 발생부에서 발생된 레이저를 표시해 주는 디스플레이부를 추가로 포함하며, 상기 디스플레이부는, 상기 레이저의 파워를 와트(W)로 표시하여 주는 파워 표시부; 조사되는 펄스의 숫자를 표시하는 펄스 카운터 표시부; 상기 레이저의 에너지를 표시하는 에너지 표시부; 및 상기 레이저의 반복율을 표시하는 반복율 표시부를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.
첨부된 도면, 도 1은 본 발명에 의한 에르븀(Er) YAG 레이저 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명에 의한 에르븀(Er) YAG 레이저 장치의 구성을 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명에서 플래쉬 램프 펌핑 방법에 의해 레이저를 발생하는 원리를 설명하기 위한 구성도이고, 도 4는 본 발명에서 레이저 다이오드 펌핑 방법에 의해 레이저를 발생하는 원리를 설명하기 위한 구성도이고, 도 5는 도 2에 도시된 디스플레이부의 구성도이다.
본 발명에 의한 에르븀(Er) YAG 레이저 장치는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 전원부(10), 제어부(20), 레이저 발생부(30), 광 파이버(Optical fiber)(50), 레이저 핸드피스(60), 냉매 공급부(70), 냉매관(80) 및 디스플레이부(90)를 포함하여 구성된다.
상기 전원부(10)는 상기 에르븀(Er) YAG 레이저 장치를 구동하기 위한 전원을 공급한다.
상기 제어부(20)는 상기 전원부(10)로부터 전원을 공급받아 상기 플래쉬 램프 펌핑에 의한 레이저 발생부 또는 레이저 다이오드 펌핑에 의한 레이저 발생부가 동작하도록 제어한다. 이 때, 상기 제어부(20)는 사용자(의사)로부터 입력받은 신호(파워, 펄스 폭, 반복율)에 의해 상기 제 1 레이저 발생부(30)와 상기 제 2 레이저 발생부(40)로부터 발생되는 레이저 빔의 파워(power), 펄스 폭 그리고 반복율을 조절한다.
또한, 상기 제어부(20)는 상기 냉매 공급부(70)의 동작을 제어하여 상기 냉매관(80)으로 공급되는 냉매량을 제어한다.
여기서, 냉매는 레이저에 의해 조직에 열이 발생되어 화상을 유발하는 것을 방지시켜 주는 역할을 하며, 또한 세척의 기능도 한다. 이 때, 냉매는 일반적으로 물을 사용한다.
상기 레이저 발생부(30)는 상기 제어부(20)에 의해 플래쉬 램프 펌핑 방법(Flash lamp pumping method)으로 2.94㎛ 파장의 레이저 빔을 발생한다. 이 때, 상기 플래쉬 램프 펌핑 방법으로 2.94㎛ 파장의 레이저 빔을 발생하는 방법에 대해서는 하기의 도 3에서 상세히 설명하기로 한다.
또한, 상기 레이저 발생부(30)는 상기 제어부(20)에 의해 레이저 다이오드 펌핑 방법(Laser diode pumping method)으로 2.94㎛ 파장의 레이저 빔을 발생한다. 이 때, 상기 레이저 다이오드 펌핑 방법으로 2.94㎛ 파장의 레이저 빔을 발생하는 방법에 대해서는 하기의 도 4에서 상세히 설명하기로 한다.
상기 광 파이버(50)는 상기 레이저 발생부(30)에서 발생된 2.94㎛ 파장의 레이저 빔을 수신하여 상기 레이저 핸드피스(60)를 통해 환자의 치료 부위에 전달한다.
상기 레이저 핸드피스(60)는 그 내부에 상기 광 파이버(50)와 냉매관(80)을 구비하고 있다.
상기 냉매 공급부(70)는 상기 제어부(20)에 의해 상기 냉매관(80)으로 공급되는 냉매량을 조절한다.
상기 냉매관(80)은 상기 레이저에 의해 가열된 환부를 냉각시키고 환부를 세척하기 위하여 냉매 공급부(70)에서 출력되는 냉매를 상기 레이저 핸드피스(60)의 내부를 통해 환부로 공급한다.
상기 디스플레이부(90)는 상기 레이저 발생부(30)에서 발생된 2.94㎛ 파장의 레이저 빔의 상태를 표시해 준다. 이 때, 상기 디스플레이부(90)의 상세한 구성은 하기의 도 5에서 상세히 설명하기로 한다.
상기 구성을 갖는 본 발명에 의한 에르븀(Er) YAG 레이저 장치는 종래의 CO2 레이저에 비해 물 흡수도가 10배 정도가 크기 때문에 환자의 치료 부위에 발생되는 열 손상을 줄일 수 있다.
상기 전원부(10)에서 상기 제어부(20)로 전원이 공급되면, 상기 제어부(20)에서는 사용자(의사)가 설정한 파워, 펄스 폭, 반복율에 의해 상기 레이저 발생부(30)의 동작을 제어하여 발생되는 레이저 빔을 조절한다.
상기 레이저 발생부(30)에서 발생되는 레이저 빔은 치아나 뼈와 같이 단단한 곳의 시술에 사용되는 2.94㎛ 파장을 갖는 레이저 빔이다.
상기 레이저 발생부(30)는 플래쉬 램프 펌핑 방법으로 2.94㎛ 파장의 레이저 빔을 발생하거나, 또는 레이저 다이오드 펌핑 방법으로 2.94㎛ 파장의 레이저 빔을 발생한다
상기 레이저 발생부(30)에서 발생된 2.94㎛ 파장을 갖는 레이저 빔은 상기 광 파이버(50)에 의해 전달되고 상기 레이저 핸드피스(60)를 통해 환자의 치료 부위에 전달되어진다.
그러면, 도 3 및 도 4를 참조하여 2.94㎛ 파장을 갖는 레이저 빔을 발생하는 방법에 대해 설명한다.
먼저, 도 3을 참조하여, 플래쉬 램프 펌핑 방법(Flash lamp pumping method)에 의해 2.94㎛ 파장을 갖는 레이저 빔을 발생하는 원리에 대해 설명한다.
상기 플래쉬 램프 펌핑 방법에 의해 2.94㎛ 파장을 갖는 레이저 빔을 발생하기 위한 레이저 발생부(30)는 도시된 바와 같이, 플래쉬 램프(Flash lamp)(31), 반사경(Reflector)(32), 레이저 크리스탈(Laser crystal)(33), 고 반사경 미러(High Reflector mirror)(34), 출력 커플러 미러(Output coupler mirror)(35) 및 포커싱 렌즈(Focusing lens)(36)를 포함하여 구성한다.
먼저, 2.94㎛ 파장의 레이저 빛은 상기 플래쉬 램프(31)의 펌핑에 의해 발생되며, 그 상세한 설명은 다음과 같다.
상기 플래쉬 램프(31)에서 나온 여기빔이 직접 상기 레이저 크리스탈(33)에 흡수되거나 또는 상기 반사경(32)에 의해 반사되어서 상기 레이저 크리스탈(33)에 흡수된다. 그리고, 상기 레이저 크리스탈(33)에 흡수된 빛은 상기 고 반사경 미러(34)와 상기 출력 커플러 미러(35)에 의해 계속 반사된다. 이 때, 상기 고 반사경 미러(34)는 자신으로 입사되는 2.94㎛ 파장의 레이저 빛을 100% 반사하고, 상기 출력 커플러 미러(35)는 자신으로 입사되는 레이저 빔이 어느 정도의 파워를 가지게 되면 이를 투과시킨다.
그 다음, 상기 출력 커플러 미러(35)를 통해 출력된 2.94㎛ 파장의 레이저 빛은 상기 포커싱 렌즈(36)를 통해 상기 광 파이버(도 1 및 도 2의 50)로 전송된다. 이 때, 상기 포커싱 렌즈(36)는 상기 출력 커플러 미러(35)를 통해 출력된 2.94㎛ 파장의 레이저 빛을 상기 광 파이버(50)에 효율적으로 전송하기 위해 포커싱(focusing)을 맞추어 주는 역할을 한다.
따라서, 상기 구성을 갖는 레이저 발생부(30)는 플래쉬 램프(31)의 펌핑 작용에 의해 2.94㎛ 파장을 갖는 레이저 빔을 광 파이버(50)로 발생한다.
다음은, 도 4을 참조하여, 레이저 다이오드 펌핑 방법(Laser diode pumping method)에 의해 2.94㎛ 파장을 갖는 레이저 빔을 발생하는 원리에 대해 설명한다.
상기 레이저 다이오드 펌핑 방법에 의해 2.94㎛ 파장을 갖는 레이저 빔을 발생하기 위한 레이저 발생부(30)는 도시된 바와 같이, 난반사체(Scattered reflection body)(41), 레이저 크리스탈(Laser crystal)(42), 제 1 포커싱 렌즈(Focusing lens)(43), 레이저 다이오드 바(Laser Diode bar)(44), 고 반사경 미러(High reflector mirror)(45), 출력 커플러 미러(Output coupler mirror)(46) 및 제 2 포커싱 렌즈(Focusing lens)(47)를 포함하여 구성한다.
먼저, 상기 레이저 다이오드 바(44)에서 여기빔이 방출되고, 상기 제 1 포커싱 렌즈(43)에 의해 포커싱(focusing)된다. 그 다음, 상기 제 1 포커싱 렌즈(43)에 의해 포커싱된 여기빔은 직접 상기 레이저 크리스탈에 흡수되거나 상기 난반사체(41)에 의해 반사되어 상기 레이저 크리스탈(42)에 거의 흡수된다(100% 정도). 그리고, 상기 레이저 크리스탈(42)에 흡수된 빛은 상기 고 반사경 미러(45)와 상기 출력 커플러 미러(46)에 의해 계속 반사된다. 이 때, 상기 고 반사경 미러(45)는 자신으로 입사되는 2.94㎛ 파장의 레이저 빛을 100% 반사하고, 상기 출력 커플러 미러(46)는 자신으로 입사되는 레이저 빔이 어느 정도의 파워를 가지게 되면 이를 투과시킨다.
그 다음, 상기 출력 커플러 미러(46)를 통해 출력된 2.94㎛ 파장의 레이저 빛은 상기 제 2 포커싱 렌즈(47)를 통해 상기 광 파이버(도 1 및 도 2의 50)로 전송된다. 이 때, 상기 제 2 포커싱 렌즈(47)는 상기 출력 커플러 미러(47)를 통해 출력된 2.94㎛ 파장의 레이저 빛을 상기 광 파이버(50)에 효율적으로 전송하기 위해 포커싱(focusing)을 맞추어 주는 역할을 한다.
따라서, 상기 구성을 갖는 레이저 발생부(30)는 레이저 다이오드 바(44)의 펌핑 작용에 의해 2.94㎛ 파장을 갖는 레이저 빔을 광 파이버(50)로 발생한다.
도 5는 도 2에 도시된 디스플레이부(90)의 구성도이다.
상기 디스플레이부(90)는 상기 레이저 발생부(30)에서 발생된 2.94㎛ 파장의 레이저 빔의 상태를 표시해 주는 것으로, 도시된 바와 같이, 파워 표시부(92), 펄스 카운터 표시부(94), 에너지 표시부(96), 반복율 표시부(98)를 포함하여 구성한다.
상기 파워 표시부(92)는 레이저 빔의 파워(power)를 와트(W)로 표시하여 주며, 상기 펄스 카운터 표시부(94)는 조사되는 펄스의 숫자를 표시한다. 그리고, 상기 에너지 표시부(96)는 출력되는 레이저의 에너지를 표시한다. 마지막으로, 상기 반복율 표시부(98)는 레이저의 반복수를 표시한다.
이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 에르븀(Er) 야그 레이저 장치는 2.94㎛ 파장을 갖는 레이저 빔을 이용하여 치아나 뼈와 같이 단단한 곳을 시술할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 의한 에르븀(Er) 야그 레이저 장치는 물 흡수도가 CO2 레이저에 비해 10배 정도 높은 에르븀(Er)을 사용하여 레이저 치료에 의한 열 손상을 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 에르븀(Er) 야그 레이저 장치의 블록도
도 2는 본 발명에 의한 에르븀(Er) 야그 레이저 장치의 구성을 나타낸 사시도
도 3은 본 발명에서 플래쉬 램프 펌핑 방법에 의해 레이저를 발생하는 원리를 설명하기 위한 구성도
도 4는 본 발명에서 레이저 다이오드 펌핑 방법에 의해 레이저를 발생하는 원리를 설명하기 위한 구성도
도 5는 도 2에 도시된 디스플레이부의 구성도
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 전원부 20 : 제어부
30 : 레이저 발생부 31 : 플래쉬 램프
32 : 반사경 33 : 레이저 크리스탈
34 : 고 반사경 미러 35 : 출력 커플러 미러
36 : 포커싱 렌즈 41 : 난반사체부
42 : 레이저 크리스탈 43 : 제 1 포커싱 렌즈
44 : 레이저 다이오드 바 45 : 고 반사경 미러
46 : 출력 커플러 미러 47 : 제 2 포커싱 렌즈
50 : 광 파이버 60 : 레이저 핸드피스
70 : 냉매 공급부 80 : 냉매관
90 : 디스플레이부 92 : 파워 표시부
94 : 펄스 카운터 표시부 96 : 에너지 표시부
98 : 반복율 표시부

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 에르븀(Er) 야그(YAG; Yittrium-Aluminum-Garnet) 레이저 장치에 있어서,
    전원을 공급하는 전원부;
    상기 전원을 공급받아 플래쉬 램프 펌핑 방법(Flash lamp pumping method) 또는 레이저 다이오드 펌핑 방법(Laser diode pumping method)에 의해 2.94㎛ 파장의 레이저를 발생하는 레이저 발생부;
    상기 레이저 발생부에서 발생된 레이저를 전송하는 광 파이버;
    상기 발생된 레이저에 의해 가열된 환부를 냉각시키고 환부를 세척하기 위한 냉매를 공급하는 냉매 공급부;
    상기 냉매 공급부로 부터의 냉매를 전송하는 냉매관;
    상기 전원부로부터 전원을 수신하여 상기 레이저 발생부에서 발생되는 레이저의 파워를 사용자로부터 입력받은 신호에 의해 제어하고 상기 냉매 공급부에서 출력되는 냉매의 량을 제어하는 제어부;
    상기 광 파이버를 통해 전송된 레이저와 상기 냉매관을 통해 전송된 냉매를 환자의 환부에 공급하여 치료하는 레이저 핸드피스; 및
    상기 레이저 발생부에서 발생된 레이저의 파워를 와트(W)로 표시하여 주는 파워 표시부와 조사되는 펄스의 숫자를 표시하는 펄스 카운터 표시부와 상기 발생된 레이저의 에너지를 표시하는 에너지 표시부와 상기 발생된 레이저의 반복율을 표시하는 반복율 표시부를 포함하여 구성되는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 하는 에르븀(Er) 야그 레이저 장치.
  6. 제5항에서, 상기 레이저 발생부는 여기 빔을 발생시키는 플래쉬 램프(Flash lamp);
    상기 플래쉬 램프에서 나온 여기빔을 반사키는 반사경(Reflector);
    상기 플래쉬 램프에서 나온 여기빔을 직접 흡수하거나 상기 반사경에 의해 반사된 여기빔을 흡수하는 레이저 크리스탈(Laser crystal);
    상기 레이저 크리스탈에 의해 흡수된 레이저를 100% 반사하는 고 반사경 미러(High Reflector mirror);
    상기 레이저 크리스탈에 의해 흡수된 레이저 또는 입사되는 레이저가 일정 파워를 가지게 되면 투과시키는 출력 커플러 미러(Output coupler mirror); 및
    상기 출력 커플러 미러를 통해 출력된 레이저를 상기 광 파이버로 전송하는 포커싱 렌즈(Focusing lens)를 포함하는 것을 특징으로 하는 에르븀(Er) 야그 레이저 장치.
  7. 제5항에서, 상기 레이저 발생부는 여기 빔을 발생시키는 레이저 다이오드 바(Laser Diode bar);
    상기 레이저 다이오드 바에서 방출된 여기빔을 포커싱하는 제1 포커싱 렌즈;
    상기 제1 포커싱 렌즈에 의해 포커싱된 여기빔을 반사하는 난반사체(Scattered reflection body);
    상기 포커싱된 여기빔을 직접 흡수하거나 상기 난반사체에 의해 반사된 여기빔을 흡수하는 레이저 크리스탈(Laser crystal);
    상기 레이저 크리스탈에 의해 흡수된 레이저를 100% 반사하는 고 반사경 미러(High Reflector mirror);
    상기 레이저 크리스탈에 의해 흡수된 레이저 또는 입사되는 레이저가 일정 파워를 가지게 되면 투과시키는 출력 커플러 미러(Output coupler mirror); 및
    상기 출력 커플러 미러를 통해 출력된 레이저를 상기 광 파이버로 전송하는 제2 포커싱 렌즈(Focusing lens)를 포함하는 것을 특징으로 하는 에르븀(Er) 야그 레이저 장치.
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