KR100938378B1 - 시술영역 탐색방식 레이저 치료기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 의료용 레이저 치료기를 유저 지향적으로 고안한 것으로서, 보다 상세하게는 시술부위에 피부와 구별될 수 있도록 잉크나 펜 등으로 시술영역을 표시하면 카메라가 표시된 시술영역을 추출하여 레이저빔의 조사가 표시된 시술영역에서만 조사될 수 있도록 하여 임상에서 사용시 보다 간편하고 섬세한 시술을 할 수 있으며, 시술영역이 넓어 시술자가 스캐너를 이동시켜 시술을 하는 경우에는 카메라의 영상으로부터 스캐너의 이동경로 및 이동속도를 추출하여 이에 맞게 조사되는 레이저빔의 밀도가 조절되는 레이저 치료기에 관한 것이다.

본 발명에 따른 시술영역 탐색방식 레이저 치료기는 레이저빔을 발생시키는 레이저발진기; 상기 레이저발진기로부터 레이저빔을 입력받는 입력광학부와, 상기 입력광학부로부터 전송되는 레이저빔을 피부에 조사하는 출력광학부와, 상기 입력광학부에서 입사되는 빛을 상기 출력광학부로 반사시키는 반사거울과, 상기 반사거울의 각도를 조절하는 액추에이터를 포함하는 스캐너; 상기 스캐너의 출력광학부에 인접하여 장착되어 레이저빔이 조사되는 피부를 촬영하는 카메라; 상기 카메라로부터 피부의 영상을 전송받아 피부에 표시(marking)되어 있는 표시선을 추출하며, 기설정된 프로그램에 따라 상기 액추에이터의 구동을 제어하여 추출된 표시선에 따른 시술영역에 레이저빔이 조사되도록 하는 컨트롤러;를 포함하여 이루어진다.

레이저, 시술영역, 카메라, 영상, 표시선, 이동경로, 이동속도

Description

시술영역 탐색방식 레이저 치료기{LASER SCANNER UNIT FOR DETECTION OF TREATMENT AREA}

본 발명은 의료용 레이저 치료기를 유저지향적으로 고안한 것으로서, 보다 상세하게는 시술부위에 피부와 구별될 수 있도록 잉크나 펜 등으로 시술영역을 표시하면 카메라가 표시된 시술영역을 추출하여 레이저빔의 조사가 표시된 시술영역에서만 조사될 수 있도록 하여 임상에서 사용시 보다 간편하고 섬세한 시술을 할 수 있으며, 시술영역이 넓어 시술자가 스캐너를 이동시켜 시술을 하는 경우에는 카메라의 영상으로부터 스캐너의 이동경로 및 이동속도를 추출하여 이에 맞게 조사되는 레이저빔의 밀도가 조절되는 레이저 치료기에 관한 것이다.

레이저(LASER)는 일정 파장의 빛으로 높은 에너지 밀도를 갖고, 파장과 에너지의 레벨에 따라 여러 가지 목적으로 다양하게 사용된다.

의학 분야에서도 널리 사용되는 레이저는 현재 수술분야 뿐만 아니라 피부의 여드름, 문신, 기미, 점, 주름 등을 제거하는 피부 시술에도 널리 사용되고 있다.

피부 시술에서 사용되는 레이저 치료기는 시술자가 레이저빔이 조사되는 핸드피스(즉, 스캐너)를 직접 들고 환자의 피부에 핸드피스를 접근시켜 레이저빔을 피부에 조사한다.

즉, 종래에서는 시술자의 수작업에 의해 환자 피부에 레이저가 조사되었다. 시술자가 핸드피스를 수작업으로 이동시켜 레이저 시술을 하다보니 레이저빔의 피부 전체에 일정한 밀도로 조사되기 어렵고, 시술부위의 경계를 벗어난 피부에도 레이저빔이 조사되는 경우가 많이 발생되었다. 또한 시술자는 정밀한 시술을 위하여 정신을 집중하게 되어 피로가 쌓이는 문제도 있었다.

그리하여 시술자의 수작업을 줄이고, 조사되는 레이저빔의 밀도를 일정하게 유지하고, 시술영역을 벗어나 레이저빔이 피부에 조사되지 않도록 하는 레이저 치료기가 개시되었다. 그 일례가 공개특허 제2009-59667호 "영상인식 자동 레이저 치료기"로서, 레이저 치료기에 카메라, 컴퓨터, 모니터를 구비시킨 것이다.

상기 공개특허는 카메라가 환자 피부를 촬영하여 모니터로 디스플레이 시키고, 시술자는 모니터 화면의 영상에서 레이저빔이 조사될 시술영역의 궤적을 그리면, 컴퓨터가 모니터 화면에 그려진 시술영역의 궤적에 따라 스캐너를 제어하여 레이저빔이 피부에 조사되도록 한 레이저 치료기이다.

현재 기술에서는 모니터에 디스플레이되는 영상과 모니터의 화면이 정밀하게 일치되지 않는다. 다시 말해 시술자가 모니터의 영상을 보고 모니터 화면에서는 시 술영역의 궤적을 정밀하게 그리더라도, 실제영역과 화면과의 차이로 인하한 오차로 인하여 화면에 그려진 시술영역의 궤적에 따라 피부에 조사되는 레이저빔은 실제 피부에서는 시술영역을 벗어날 위험이 크다.

그리고 카메라로 촬영한 피부 영상을 이용하여 시술 영역에 레이저빔을 정밀하고 균일하게 조사하는 방식은 스캐너 자체가 고정되어 있는 상태에서 스캐너 내부의 반사거울이나 렌즈의 위치를 조절하여 레이저빔이 조사될 수 있는 범위에서 가능한 것이다.

즉, 시술범위가 넓을 때에는 시술자가 스캐너를 잡고 이동시켜 시술을 하여야 한다. 이때는 시술자가 스캐너를 수동으로 이동시켜 레이저빔을 조사하는 것으로서, 피부에 조사되는 레이저빔의 균일도가 중요하다. 그런데 상기 공개특허를 포함하여 종래의 레이저 치료기에서는 스캐너의 수동 이동에 따라 조사되는 레이저빔의 밀도를 균일하게 유지시킬 수 있는 수단이 결여되어 있다. 즉, 조사된 영역이나 인접한 피부에 레이저빔이 재차 조사되어 밀도가 높아지거나, 스캐너의 이동속도에 따라 조사되는 레이저빔의 밀도를 조절할 수 있는 수단이 결여되어 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 종래와 같이 영상이 디스플레이되는 모니터 화면에 시술영역 궤적으로 그려 넣는 방식에서 오는 모 니터 화면과 실제 피부의 시술영역의 차이로 인한 오차가 발생되지 않도록 피부에 직접 시술영역을 표시(marking)하고 컨트롤러가 영상에서 직접 표시된 시술영역의 좌표를 추출하며, 또한 레이저빔을 조사하기 전에 레이저빔이 조사될 시술영역의 경계에 미리 가이드빔을 조사하여 시술자가 사전에 확인하도록 하여 보다 섬세한 시술이 가능한 레이저 치료기를 제공함을 목적으로 한다.

또한, 시술영역이 넓어 스캐너를 이동하여 레이저빔을 조사하는 때에는 피부를 촬영한 영상으로부터 스캐너의 이동경로 및 이동속도를 실시간으로 추출하여 조사되는 레이저빔의 에너지 레벨을 적절히 조절하여 시술영역 전체에 레이저빔이 균일한 밀도로 조사되도록 한 레이져 치료기를 제공함을 또 다른 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 시술영역 탐색방식 레이저 치료기는

레이저빔을 발생시키는 레이저발진기;

상기 레이저발진기로부터 레이저빔을 입력받는 입력광학부와,

상기 입력광학부로부터 전송되는 레이저빔을 피부에 조사하는 출력광학부와,

상기 입력광학부에서 입사되는 빛을 상기 출력광학부로 반사시키는 반사거울과,

상기 반사거울의 각도를 조절하는 액추에이터를 포함하는 스캐너;

상기 스캐너의 출력광학부에 인접하여 장착되어 레이저빔이 조사되는 피부를 촬영하는 카메라;

상기 카메라로부터 피부의 영상을 전송받아 피부에 표시(marking)되어 있는 표시선을 추출하며, 기설정된 프로그램에 따라 상기 액추에이터의 구동을 제어하여 추출된 표시선에 따른 시술영역에 레이저빔이 조사되도록 하는 컨트롤러;를 포함하여 이루어진다.

그리고 상기 컨트롤러가 추출한 표시선에 해당되는 피부에 가시광선의 가이드빔을 조사하여 시술자가 실제 레이저빔이 조사될 시술영역을 확인할 수 있도록 하는 가이드빔 조사부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하고,

상기 스캐너의 액추에이터를 제어하는 상기 컨트롤러는 외부 명령의 입력에 따라,

추출된 표시선 상에만 레이저빔을 조사시키는 라인모드와,

추출된 표시선이 형성하는 폐곡선 내부에만 레이저빔을 조사시키는 페인트모드와,

스캐너의 이동에 따른 이동경로에 레이저빔을 조사시키는 이동모드로 구동되되,

상기 컨트롤러는 상기 이동모드에서 상기 카메라가 전송하는 피부 영상으로부터 스캐너의 이동경로 및 이동속도를 추출하고, 추출된 이동경로 및 이동속도로부터 조사되는 레이저빔의 밀도를 조절하는 것을 특징으로 하고,

상기 스캐너의 출력광학부는

상기 반사거울에서 반사된 레이저빔을 수렴시켜 피부에 미세픽셀의 레이저빔이 조사되도록 하는 출력광학렌즈와,

상기 광학렌즈를 통과한 레이저빔의 레이저대역 파장은 통과시키고 가시대역 파장은 상기 카메라로 반사시키는 광학프리즘을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은 시술이 행해질 피부에 직접 표시선을 마킹하고, 이를 촬영한 카메라 영상으로부터 표시선의 좌표를 추출하는 방식으로, 좌표를 추출함에 있어 실제 피부의 시술영역과의 오차를 줄일 수 있으며, 시술 전에 가이드빔을 통해 시술영역의 바운더리를 조사하여 시술자가 레이저빔이 조사될 영역을 사전에 확인 가능하여 임상에서 사용시 보다 간편하고 섬세한 시술을 할 수 있다.

또한, 시술할 부위의 특성에 따라 라인모드, 페인트모드, 이동모드로 구분되어 구동되고, 이동모드에서는 스캐너의 이동경로와 이동속도를 추출하여 시술영역 전체에 균일한 레이저빔이 조사되도록 하여 레이저 치료가 보다 정밀하고 안전하게 행해질 수 있다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 특허를 보다 구체적으로 설명한다.

도1은 본 발명에 따른 레이저 치료기의 구성도를 도시한 것으로서, 도면에서 보는 바와 같이 본 발명은 레이저발진기(10), 스캐너(30), 카메라(70), 컨트롤러(60), 가이드빔 조사부(80)를 포함하여 이루어진다.

상기 레이저발진기(10)는 광원인 플래시램프(11)와, 상기 플래시램프(11)에서 발산되는 빛이 통과하면서 특정대의 파장을 갖는 레이저빔으로 변환되는 매질(13)로서 크리스탈로드(crystal rod)인 Nd:YAG매질(13)과, 상기 플래시램프(11)에서 발산되는 빛을 공진시켜 상기 Nd:YAG매질(13)을 통과하도록 하는 제1반사경(R1)과, 제2반사경, 그리고 상기 Nd:YAG매질(13)을 통과한 빛을 집속시켜 전송수단(20)으로 안내하는 커플링렌즈(15)를 포함하여 이루어진다.

위와 같은 플래시램프(11), Nd:YAG매질(13). 제1,제2반사경(R1,R2)은 종래의 일반적인 레이저발진기의 구성과 다를 바 없으므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

플래시램프(11)에서 발산되는 빛은 Nd:YAG매질(13)을 통과하면서 1000~1500nm대의 파장을 갖는 레이저빔으로 변환된다.

레이저발진기(10)는 다수개가 구비될 수 있다. 다수의 레이저발진기 중 제1레이저발진기(10)에서는 1440nm의 파장의 레이저빔을 발생시키고, 제2레이저발진기에서는 1064nm 또는 1320nm의 레이저빔을 발생시키는 것이 바람직할 수 있다.

레이저빔의 수분흡수도는 레이저빔을 동일에너지로 피부 조사시 침투 깊이에 반비례한다. 그리고 레이저빔의 침투깊이는 피부내의 레이저 피부반응 위치를 결정하기 때문에 1400~1500nm(특히 1440nm)대의 파장은 수분흡수도가 높아 미세박피시술에 적합하고, 1064nm 또는 1320nm대의 레이저빔은 수분흡수도가 낮아 이보다 깊은 피부의 치료에 적합하다.

또한, 레이저빔의 침투깊이는 레이저빔 펄스의 진폭 크기에 비례한다. 따라서 광원으로 다이오드나 CO2를 사용하는 레이저장치는 침투깊이 조절이 곤란하지만, 플래시램프(11)를 광원으로 사용하는 본 발명은 레이저빔 펄스의 진폭 조절으로 침투깊이 조절이 가능하다. 이처럼 광원으로 플래시램프(11)를 사용하고, 1000~1500nm대의 특정 파장(1064nm, 1320nm, 1440nm)의 파장을 갖는 여러 레이저빔을 발생시키는 본 발명의 레이저장치는 레이저빔의 파장과 에너지 조절(펄스폭은 유지하고 진폭은 변화)을 통해 피부의 낮은 위치에서 깊은 위치까지 피부손상을 최소화하면서 레이저빔을 침투시켜 피부자극이 가능하다.

상기 플래시램프(11)는 전원부(50)(power supply)로부터 전원을 공급받아 빛을 발산하며, 그 발산하는 빛의 펄스폭과 진폭은 전원부(50)에서 공급되는 전원에 의해 제어된다.

플래시램프(11)에서 발산하는 빛의 진폭은 상기 전원부(50)의 커패시터에 충전되어 있는 전압에 의해 제어된다. 즉, 에너지는 전원부(50)의 커패시터에 충전된 전압이 일정한 임피던스를 가진 플래시램프(11)에 인가되면서 발생되는 전류의 곱에 비례한다.

플래시램프(11)에서 발산하는 빛의 펄스폭은 상기 전원부(50)의 스위칭소자인 IGBT의 도통시간에 의해 제어된다. 즉, 펄스폭은 IGBT의 게이트를 펄스폭의 시간만큼 ON시킴으로서 제어된다.

그리고 상기 플래시램프(11)에서 발산되는 빛의 진폭과 펄스폭은 전원부(50)에 연결되어 있는 컨트롤러(60)에 의해 사용자가 직접 조절하게 된다.

레이저발진기(10)에서 생성된 레이저빔은 렌즈(15)와 가이드부재(17)를 거쳐 전송수단인 광파이버(20)로 입력된다. 상기 광파이버(20)는 약 200um의 내경을 갖는다. 광파이버(20)는 레이저빔의 전송 정밀도가 높고, 스캐너(30)의 정밀한 움직임을 가능케 하여 사용자의 시술 편리성을 높일 수 있다.

상기 스캐너(30)는 광파이버(20)를 통해 전송되는 레이저빔을 여러 렌즈를 통과시켜 수백마이크로미터의 직경을 갖는 미세픽셀로 변형하여 피부에 조사시킨다.

상기 스캐너(30)는 입력광학부(31), 출력광학부(33), 반사거울(35), 액추에 이터(37X,37Y)를 포함하여 이루어진다.

상기 입력광학부(31)는 전송수단(20)인 광파이버로부터 레이저발진기(10)의 레이저빔을 입력받고, 상기 반사거울(35)을 거쳐 레이저빔을 출력광학부(33)로 전송한다. 상기 입력광학부에는 입력광학렌즈(L1)가 구비된다. 상기 입력광학렌즈(L1)는 광파이버로부터 출력된 레이저빔을 발산각이 작고 직경이 수mm인 평행광으로 변환하여 반사거울(35)로 전송한다.

상기 반사거울(35)은 입력광학렌즈(L1)로부터 입력된 레이저빔을 반사거울거울의 각도에 따라 굴절(반사)시켜 출력광학부(33)의 출력광학렌즈(L2) 소정 부위로 입사시키고, 상기 출력광학렌즈(L2)는 입사된 레이저빔을 스팟 직경이 매우 작은 픽셀의 레이저빔으로 변환시켜 피부로 조사한다. 그리고 이때 반사거울(35)의 각도는 두 액추에이터(37X,37Y)가 반사거울을 X축과 Y축으로 회전시켜 조절하고, 반사거울의 각도에 따라 레이저빔이 출력광학렌즈(L2)로 입사되는 위치에 따라 레이저빔이 조사되는 피부의 위치가 결정된다.

피부에 조사되는 레이저빔의 스팟(s)의 직경은 아래의 수식과 같다.

s = *f*M2*k/d

s : focal diameter on target

: wavelength

f : focal distance

M2(M의 제곱) : beam quality

k : correction factor (normally from 1.5 to 2.0)

d : beam diameter prior to focusing

상기 M2 값은 다이오드 광원에서는 이상적인 값인 1에 가까운 값을 갖고, 플래시램프(11) 광원에서는 10이상의 값을 갖는다. 따라서 플래시램프(11)레이저에서는 레이저빔 스팟의 미세픽셀 구현이 쉽지 않다.

상기 M2 값은 레이저발진기(10)에서 발생되는 레이저빔의 발산각과 빔직경에 비례하므로 레이저빔 스팟을 작게하기 위해서는 발산각과 빔직경을 작게 할 필요가 있다. 레이저의 특성상 그 공진거리를 늘리면 레이저빔의 발산각이 작아진다. 반면, 길어진 공진거리에 따른 빔 얼라인먼트의 높은 정확도가 요구된다.

본 발명에서는 레이저빔의 공진거리를 늘리면서 빔 얼라인먼트의 왜곡을 줄이기 위해 도면에서 보는 바와 같이 제1반사경(R1)과 제2반사경(R2) 사이에 제3반사경(R3)과 제4반사경(R4)을 배치시켰다. 상기 제3반사경(R3)과 제4반사경(R4)은 특정 파장대(예;10264nm, 1320nm, 1440nm) 파장을 갖는 레이저빔은 반사시켜 광파이버(20)로 전송되도록 하고, 그 외의 파장을 갖는 레이저빔은 투과시켜 소멸시키는 역할도 겸한다.

그리고 상기 M2 값에 영향을 주는 것이 광파이버(20)에서 출력되어 스캐너(30)의 입력광학렌즈(L1)로 입사될 때 레이저빔의 입사각으로 광파이버의 NA값이 된다. 즉, 입사각이 커지면 스캐너(30)의 입력광학렌즈(L1)를 통과한 평행광인 레 이저빔의 발산각이 커지고, 이는 M2 값이 커지는 것과 같은 영향을 주기 때문에 최대한 입사각을 작게 하는 것이 좋다.

이를 위해 본 발명에서는 도면에서 보는 바와 같이 광파이버(20)의 출력단과 스캐너(30)의 입력광학렌즈(L1)(collimation lens) 사이에 조리개(40)와 제3렌즈(L3)를 배치시켜, 광파이버의 출력 레이저빔의 입사각이 조리개(40)을 통해 작아져 제3렌즈(L3)로 입사되고, 제3렌즈를 통과한 레이저빔은 평행광이 되어 입력광학렌즈(L1)로 입사된다. 그리고 입력광학렌즈를 통과한 레이저빔은 제2조리개(41)를 통해 반사거울로 입사된다. 그리고 레이저빔은 반사거울 각도에 의해 정해진 위치에 초점이 이루어지도록 굴절되고 출력광학렌즈(L2)(focusing lens)를 통하면서 초점(스팟)의 직경이 수백마이크로미터 이하의 마이크로픽셀로 변형되어 피부에 조사된다.

상기 출력광학부(33)는 출력광학렌즈(L2)이외에 광학프리즘(F)을 더 구비한다. 상기 광학프리즘(F)은 상기 출력광학렌즈를 통과한 레이저빔에서 레이저대역의 파장은 통과시켜 피부에 조사하고, 가시대역의 파장은 카메라로 반사시킨다.

레이저빔에서 추출되어 카메라로 반사되는 380nm에서 760nm의 가시대역 파장의 빛은 피부의 영상이 된다. 즉 단일 파장과 적외선 파장을 가지는 레이저는 광학프리즘(F)을 투과하여 직접 피부에 조사되고 피부영상인 가시대역은 모두 카메라로 반사하게 된다

상기 액추에이터(37X,37Y)는 상기 컨트롤러(60)에 의해 제어되고, 스캐너(30)의 반사거울(35)을 X축 및 Y축으로 회전시켜 반사거울(35)의 각도를 조절하여 레이저빔의 피부에 표시되어 있는 표시선의 시술영역에 조사될 수 있도록 한다.

상기 카메라(70)는 스캐너(30)의 출력광학부(33)에 인접 설치되어 레이저빔이 조사될 피부를 촬영하여 컨트롤러(60)로 전송한다.

상기 컨트롤러(60)는 시술자에 의해 또는 프로그램에 의해 설정된 에너지, 펄스폭, 밀도의 레이저빔이 발생되도록 전원부(50)를 제어하고,

상기 카메라(70)가 촬영하여 전송하는 피부 영상으로부터 피부에 표시되어 있는 표시선을 추출하여 표시선의 좌표를 연산하고, 이동모드에서는 실시간으로 변화는 영상으로부터 스캐너(30)의 이동속도 및 이동경로를 추출하고,

기설정된 프로그램에 따라 상기 액추에이터(37X,37Y)의 구동을 제어하여 추출된 표시선에 따른 시술영역에 레이저빔이 조사되도록 한다.

상기 컨트롤러(60)는 전송된 피부 영상에서 표시선을 추출하는 표시선추출부(61)와, 스캐너(30)의 이동경로와 속도를 추출하는 경로 및 속도추출부(62)와, 액추에이터(37X,37Y)의 구동을 제어하는 액추에이터구동부(63)와, 전원부(50)를 제어하는 전원제어부(65)와, 시술자의 외부명령을 입력받는 입력부(64)를 포함하여 이루어진다.

상기 가이드빔 조사부(80)는 컨트롤러(60)가 추출한 표시신에 해당되는 피부에 가시광선의 가이드빔을 조사하여 레이저빔을 피부에 조사하기 전에 실제 레이저빔이 조사될 피부의 위치를 시술자가 사전에 확인할 수 있도록 한다.

상기 가이드빔 조사부(80)는 상기 컨트롤러(60)에 의해 제어되고, 피부에 실제 조사되는 가이드빔과 레이저빔은 최대한 일치하도록 정밀하게 제어되어야 한다. 가이드빔과 레이저빔을 일치시키는 하나의 방법으로 가이드빔 조사부가 가이드빔을 생성하여 스캐너(30)의 입력광학부(31)로 입력시키는 방법이 사용될 수 있다. 스캐너(30)의 렌즈 다수를 통과하면서 가이드빔과 레이저빔이 피부에 조사되는 위치가 정확하 일치되지 않을 수 있으나 그 오차는 미세하여 무시할 수 있는 수준이다. 그리고 이때에는 가이드빔이 광학 프리즘(F)을 통과하지 않도록 하여야 할 것이다.

그리고 컨트롤러(60)는 입력부(64)를 통해 입력되는 외부 명령에 따라 레이저빔의 조사방식을 달리한다. 즉, 외부 명령에 따라 라인모드, 페인트모드, 이동모드 중 어느 하나의 방식으로 레이저빔을 조사한다. 라인모드와 페인트모드는 스캐너(30)가 피부의 소정 위치에 고정 배치된 상태에서 레이저빔의 조사되되, 라인모드는 표시선 상에만 레이저빔이 조사되고, 페인트모드는 표시선이 그리는 폐곡선 내부 전체에 레이저빔이 조사된다. 그리고 이동모드는 스캐너(30)가 시술자에 의해 피부 위에서 이동되는 상태에서 이동되는 경로를 다라 레이저빔이 조사된다.

라인모드는 표시선 상에만 레이저빔이 조사되므로 미세부위, 주름살, 점 제거 시술에 유용하게 사용되고, 페인트모드는 폐곡선 내부에 레이저빔이 조사되므로 넓은 흉터시술이나 제한된 영역의 주름개선이나 미백시술에 유용하게 사용될 수 있다. 그리고 이동모드는 스캐너(30)를 이동시키지 않고 시술할 수 없는 넓은 피부영역을 시술하여야 하는 때에 이용된다.

이하에서는 도3의 플로우차트를 참조하여 각 모드에서 레이저 치료기의 동작을 보다 자세히 설명한다.

우선, 시술자는 환자의 피부 시술부위에 펜이나 잉크 등을 이용하여 표시선을 그리고, 스캐너(30)를 시술부위에 배치한 다음 입력부(64)를 통해 모드를 선택한다. 참고로, 이동모드에서는 표시선을 그리지 않을 수도 있다.(S1, S3, S5)

스캐너(30)가 시술부위에 배치되면 카메라는 시술부위를 촬영하여 컨트롤러(60)로 전송한다.

피부 영상을 전송받은 컨트롤러(60)는 라인모드에서는 영상에 표시되어 있는 표시선을 추출하여 표시선의 좌표를 연산하고(S11,S13),

페인트모드에서는 표시선을 추출한 후에 표시선이 그리는 폐곡선 내부의 전체 좌표를 연산한다.(S21,S23)

그리고 가이드빔 조사부를 구동시켜 레이저빔이 조사될 피부 영역의 경계에 가이드빔이 조사되도록 한다. 시술자는 피부에 조사된 가이드빔을 확인하여 레이저빔 조사영역(즉, 시술부위)이 정확히 설정되었는지 확인한다.(S15)

레이저빔의 조사영역을 확인된 후에는 치료할 피부의 특성에 따라 입력 부(64)를 통해 조사될 레이저빔의 에너지, 펄스폭, 조사밀도 등이 설정되고,(S16)

표시선으로 표시된 시술영역에 설정된 레이저빔의 조사되어 시술이 행해진다.(S17) 그리고 하나의 시술영역에 대한 치료가 완료되면, 또 다른 시술영역에 레이저빔이 조사되어 시술이 행해진다.(S18)

그리고 이동모드에서는 입력부(64)를 통해 컨트롤러(60)를 이동모드로 설정한 다음에 피부에 조사될 레이저빔의 에너지, 펄스폭, 조사밀도 등을 설정하고,(S31) 라인모드와 페인트모드와 같은 가이드빔 조사하는 단계는 없다.

레이저빔의 에너지 등을 설정한 후에는 스캐너(30)가 시술부위를 시술자의 수동조작에 의해 피부에 접촉되어 슬라이딩방식으로 계속적으로 이동된다.(S33) 그리고 스캐너(30)의 이동에 따라 카메라가 촬영하는 피부 영상은 실시간으로 컨트롤러(60)로 전송된다.

영상을 전송받은 컨트롤러(60)는 실시간으로 전송되어 변화되는 영상들로부터 영상(즉, 스캐너(30))의 이동경로와 이동속도를 추출한다.(S35)

컨트롤러(60)는 추출한 영상의 이동경로와 이동속도에 따라, 그리고 미리 설정된 레이저빔의 밀도에 레이저발진기와 액추에이터(37X,37Y)를 제어한다.(S37) 즉, 영상의 이동속도가 변화됨에 따라 레이저발진기에서 발생되는 레이저빔 조사 속도를 조절(즉, 이동속도가 빠를 때는 레이저발진기의 레이저빔을 빠르게 조사, 느릴 때는 조사속도를 낮춘다.)하여 피부의 시술영역 전체에 조사되는 레이저빔의 밀도를 균일하게 하고, 한번 조사된 영역을 스캐너(30)가 재차 지나가는 때에는 레 이저빔의 발생을 중단시키거나 밀도를 극히 낮게 하고, 한번 조사된 영역의 인근을 스캐너(30)가 지나가는 때에는 액추에이터(37X,37Y)를 제어하여 레이저빔의 조사영역이 최대한 겹치지 않도록 하거나 조사되는 레이저빔의 밀도를 낮추어, 시술영역 피부 전체에 조사되는 레이저빔의 밀도를 균일하게 한다. 그리고 이동모드에서 구동시 피부에 표시선을 그린 때에는 실시간으로 변하는 영상으로부터 표시선을 추출하여 표시선을 벗어난 지역에는 레이저빔이 조사되지 않도록 할 수 있다.

시술영역 피부 전체에 조사되는 레이저빔의 밀도를 균일하게 함으로써, 레이저빔에 의한 피부손상을 최소화 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 피부에 직접 표시선을 그려 시술영역을 표시하고, 영상으로부터 직접 시술영역의 좌표를 추출하고, 라인모드, 페인트모드, 이동모드로 구분하여 구동되고, 이동모드에서는 영상의 이동경로 및 이동속도를 추출하여 레이저빔을 피부에 조사하는 본 발명의 레이저 치료기는

레이저빔의 조사가 시작되면 스캐너(30)가 조사영역 내부로만 레이저빔이 조사되도록 구동되어 비시술영역에 레이저빔이 조사되는 것을 최소화 할 수 있고,

모니터 화면에 시술영역을 그리고, 그릴 때마다 항상 레이저빔의 실제 피부 조사영역과 모니터 화면에 그려진 시술영역에 의해 설정되는 레이저빔의 조사영역을 대비하여 오차를 줄여주어야 하는 번거로움이 없고,

레이저 치료를 할 피부 면적이 넓어 스캐너(30)를 수동으로 이동시켜 치료를 해야하는 때에는 스캐너(30)의 이동경로 및 이동속도를 추출하여 레이저빔의 조사 밀도를 조절하므로 피부의 시술영역 전체에 조사되는 레이저빔의 균일도를 높여 피부손상을 최소화할 수 있다.

이상에서 본 특허를 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 시술영역 탐색방식 레이저 치료기에 대해 설명하였으나 본 특허는 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 특허의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

도 1 은 본 발명에 따른 레이저 치료기의 블록 구성도.

도 2 는 레이저발진기에서 발생되는 레이저빔의 발산각을 줄이기 위해 도입된 반사경을 도시한 도면.

도 3 은 본 발명에 따른 레이저 치료기의 레이저빔 조사과정 플로우차트.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 레이저발진기 11 : 플래시램프

13 : Nd:YAG매질 R1,R2,R3,R4 : 반사경

20 : 광파이버 30 : 스캐너

31 : 입력광학부 33 : 출력광학부

35 : 반사거울 37X,37Y : 액추에이터

40 : 조리개 50 : 전원부

60 : 컨트롤러 61 : 표시선추출부

63 : 액추에이터구동부 65 : 전원제어부

70 : 카메라 80 : 가이드빔조사부

Claims (4)

1. 레이저빔을 발생시키는 레이저발진기;

   상기 레이저발진기로부터 레이저빔을 입력받는 입력광학부와,

   상기 입력광학부로부터 전송되는 레이저빔을 피부에 조사하는 출력광학부와,

   상기 입력광학부에서 입사되는 빛을 상기 출력광학부로 반사시키는 반사거울과,

   상기 반사거울의 각도를 조절하는 액추에이터를 포함하는 스캐너;

   상기 스캐너의 출력광학부에 인접하여 장착되어 레이저빔이 조사되는 피부를 촬영하는 카메라;

   상기 카메라로부터 피부의 영상을 전송받아 피부에 표시(marking)되어 있는 표시선을 추출하며, 기설정된 프로그램에 따라 상기 액추에이터의 구동을 제어하여 추출된 표시선에 따른 시술영역에 레이저빔이 조사되도록 하는 컨트롤러;를 포함하여 이루어지되,

   상기 스캐너의 액추에이터를 제어하는 상기 컨트롤러는 외부 명령의 입력에 따라,

   추출된 표시선 상에만 레이저빔을 조사시키는 라인모드와,

   추출된 표시선이 형성하는 폐곡선 내부에만 레이저빔을 조사시키는 페인트모드와,

   스캐너의 이동에 따른 이동경로에 레이저빔을 조사시키는 이동모드로 구동되되,

   상기 컨트롤러는 상기 이동모드에서 상기 카메라가 전송하는 피부 영상으로부터 스캐너의 이동경로 및 이동속도를 추출하고, 추출된 이동경로 및 이동속도로부터 조사되는 레이저빔의 밀도를 조절하는 것을 특징으로 하는 시술영역 탐색방식 레이저 치료기.
2. 제 1 항에 있어서

   상기 컨트롤러가 추출한 표시선에 해당되는 피부에 가시광선의 가이드빔을 조사하여 시술자가 실제 레이저빔이 조사될 시술영역을 확인할 수 있도록 하는 가이드빔 조사부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시술영역 탐색방식 레이저 치료기.
3. 삭제
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 스캐너의 출력광학부는

   상기 반사거울에서 반사된 레이저빔을 수렴시켜 피부에 미세픽셀의 레이저빔이 조사되도록 하는 출력광학렌즈와,

   상기 광학렌즈를 통과한 레이저빔의 레이저대역 파장은 통과시키고 가시대역 파장은 상기 카메라로 반사시키는 광학프리즘을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 시술영역 탐색방식 레이저 치료기.

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