KR101140612B1 - 광섬유 결합형 고출력 레이저 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고출력의 다이오드 레이저에서 출력되는 레이저 광을 대상부위에 균일하게 조사하기 위한 광섬유 결합형 고출력 레이저 장치에 관한 것으로, 레이저 장치 본체와, 외부에서 상기 레이저 장치 본체와 연결되게 구성되어 시술부위에 고출력의 레이저 광을 조사하는 핸드피스로 이루어진 고출력 레이저 장치에 있어서,
상기 레이저 장치 본체에 레이저 광을 발산하는 다이오드 레이저 모듈이 복수로 내설되고, 각 다이오드 레이저 모듈마다 레이저 광을 전달하기 위한 광섬유가 각각 연결되며, 상기 다이오드 레이저 모듈에 일측이 연결된 각 광섬유의 타측 단부가 상기 핸드피스에 삽입 장착되어 이동된 레이저 광을 외부로 출력하도록 된 것을 특징으로 하는 광섬유 결합형 고출력 레이저 장치를 제공한다.
이에 본 발명에 따른 고출력 레이저 장치는 다이오드 레이저에 연결된 광섬유 다발만이 핸드피스에 삽입되게 구성되므로 시술부위에 레이저 광을 조사하기 위해 사용자가 잡아들고 시술하게 되는 핸드피스의 부피 및 무게가 감소되어 핸드피스의 사용 및 이에 따른 광 치료 시술을 보다 용이하게 하는 효과를 얻을 수 있다.

Description

광섬유 결합형 고출력 레이저 장치{High power laser apparatus combined optical fiber}

본 발명은 광섬유 결합형 고출력 레이저 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고출력의 다이오드 레이저에서 출력되는 레이저 광을 대상부위에 균일하게 조사하기 위한 광섬유 결합형 고출력 레이저 장치에 관한 것이다.

오늘날 여드름, 기미, 검버섯, 잡티, 흉터 및 주름, 악성종양 등과 원하지 않는 털의 영구적인 제모 등 각종 피부 질환 치료에 광선을 이용한 치료기술이 널리 사용되고 있다.

이러한 의료 목적의 광 치료를 위해 레이저 광을 대상부위에 조사하여 피부 질환을 치료하는 레이저 장치가 다양하게 개발되어 있으며, 특히 고출력 레이저 광을 이용한 치료는 레이저 광의 여러 가지 특성을 이용한다.

예를 들어 조직의 세포와 레이저 광과의 상호작용에서 레이저 광의 파장은 세포 조직에의 침투 깊이를 결정하고, 레이저 광의 조사 시간은 상호작용의 얼개를 결정하며, 레이저 광의 출력강도는 광열적 상호작용(photothermal interaction ), 광화학적 상호작용 (photochemical interaction), 광역학적 상호작용(photodynamic interaction), 광전기적 상호작용 (photoelectrical interaction) 등을 이용한 수술과 치료의 형태를 결정한다.

한편, 핸드피스는 고출력 레이저 장치에서 발생시킨 레이저 광을 환부에 전달 조사하여 치료하기 위한 기기로서, 일반적으로 의사가 치료나 수술시 잡는 손잡이와 수술 중에 의사가 레이저 광의 조사 면적을 조절하는 장치 및 레이저 광이 환자 피부에 접촉되게 하는 접촉 윈도가 포함된다.

이러한 고출력 레이저 장치는, 예를 들어 제모용으로 제작되는 경우, 고출력의 레이저 광을 원거리로 전달하기 어려움으로 인해 808nm의 1kW급 고출력 다이오드 레이저 스택을 핸드피스 내부에 장착하여 사용하고 있으며, 이러한 다이오드 레이저 스택은 하나 이상의 다이오드를 광원으로 하여 구성된 다이오드 레이저 바가 복수로 적층 결합된 것이 적용된다.

이렇게 기존 고출력 레이저 장치는 핸드피스 내에 고출력의 다이오드 레이저 스택을 장착함에 따라, 이 다이오드 레이저 스택을 구동하기 위한 전력을 전달하기 위한 전력선과 구동시 발생하는 열을 냉각하기 위한 쿨링장치가 삽입 장착된다.

따라서, 시술 중 핸드피스를 떨어뜨리거나 그에 충격을 가하게 될 경우 삽입된 다이오드 레이저 스택의 파손 혹은 성능저하를 초래할 수 있다.

또한, 핸드피스에 고출력의 다이오드 레이저 스택 및 쿨링장치 등이 삽입됨으로 인해 핸드피스의 부피 및 중량이 증가하게 되어 시술자의 사용에 불편함을 유발하게 되어 레이저 광 조사에 따른 시술 효과를 저감시키게 되는 문제가 발생할 수 있다.

또한, 다이오드 레이저 스택의 작동에 장애가 발생할 경우 이를 통째로 교환해야 하며, 이에 따른 경제적 손실을 감수해야 하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 수십 W급의 다이오드 레이저 모듈로 고출력의 다이오드 레이저를 구성하고, 각 다이오드 레이저 모듈에 연결된 광섬유의 단부를 핸드피스 내부에 삽입 장착하여 광섬유 다발만이 핸드피스 내에 위치하도록 구성함으로써 시술시 핸드피스의 사용을 보다 용이하도록 하는 광섬유 결합형 고출력 레이저 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 핸드피스 내부에 장착된 광섬유 단부 간에 간격을 일정하게 하고, 마이크로 렌즈 어레이를 사용하여 출력광을 시준함으로써, 광섬유 다발의 단부에서 출력되는 레이저 광을 시술부위에 균일하게 조사하도록 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 레이저 장치 본체와, 외부에서 상기 레이저 장치 본체와 연결되게 구성되어 시술부위에 고출력의 레이저 광을 조사하는 핸드피스로 이루어진 고출력 레이저 장치에 있어서,

상기 레이저 장치 본체에 레이저 광을 발산하는 다이오드 레이저 모듈이 복수로 내설되고, 각 다이오드 레이저 모듈마다 레이저 광을 전달하기 위한 광섬유가 각각 연결되며, 상기 다이오드 레이저 모듈에 일측이 연결된 각 광섬유의 타측 단부가 상기 핸드피스에 삽입 장착되어 이동된 레이저 광을 외부로 출력하도록 된 것을 특징으로 하는 광섬유 결합형 고출력 레이저 장치를 제공한다.

바람직하게, 상기 레이저 장치 본체에 다이오드 레이저 모듈의 냉각을 위한 쿨링장치가 내설되고, 상기 쿨링장치에서 열교환이 수행되는 쿨링베이스에 다이오드 레이저 모듈들이 독립적으로 탈착가능하게 장착되는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게, 상기 핸드피스에 삽입된 광섬유의 단부가 균일한 간격으로 배치되고, 상기 광섬유의 단부에서 발산되는 레이저 광을 수렴하여 시준하는 마이크로 렌즈 어레이가 핸드피스의 표면에 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 고출력 레이저 장치는 다이오드 레이저에 연결된 광섬유 다발만이 핸드피스에 삽입되게 구성되므로 시술부위에 레이저 광을 조사하기 위해 사용자가 잡아들고 시술하게 되는 핸드피스의 부피 및 무게가 감소되어 핸드피스의 사용 및 이에 따른 광 치료 시술을 보다 용이하게 하는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 광섬유 다발의 단부만이 핸드피스 내에 장착됨으로써, 시술 중 핸드피스에 가해지는 충격에 대한 내구성이 증가하게 되어 레이저 장치의 작동 및 성능에 대한 신뢰성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 넓은 시술부위에 적용 가능하게 광섬유 다발을 구성할 수 있도록 다이오드 레이저 모듈의 수를 조절하고 마이크로 렌즈를 설계할 수 있는 장점이 있다.

또한, 다이오드 레이저 모듈의 개별 교체가 가능하므로 유지 보수에 경제적 장점을 가진다.

도 1은 본 발명에 따른 고출력 레이저 장치의 일실시예를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 핸드피스의 일실시예를 개략적으로 도시한 구조도이다.
도 3은 본 발명에 따른 쿨링장치의 쿨링베이스 상에 구성된 다이오드 레이저를 도시한 개략적인 구조도이다.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며, 단수의 표현은 문맥상 명백히 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.

본 발명은 고출력의 레이저 광을 시술부위에 조사하기 위한 고출력 레이저 장치에 관한 것으로, 고출력 다이오드 레이저에 연결된 복수의 광섬유를 핸드피스에 균일한 간격으로 삽입 장착하여 1kW급 이상의 고출력 레이저 광을 시술부위에 균일하게 조사할 수 있도록 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 고출력 레이저 장치의 일실시예를 개략적으로 도시한 구성도이고. 도 2는 본 발명에 따른 핸드피스의 일실시예를 개략적으로 도시한 구조도이며, 도 3은 본 발명에 따른 쿨링장치의 쿨링베이스 상에 구성된 다이오드 레이저를 도시한 개략적인 구조도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 레이저 장치 본체(100)에 1kW급 이상의 고출력 레이저 광을 출력할 수 있는 다이오드 레이저(110)를 내설하고, 이 다이오드 레이저(110)에서 출력되는 레이저 광을 피시술자의 시술부위에 조사하기 위하여 상기 다이오드 레이저(110)에 일측이 연결된 광섬유(F) 다발의 타측 단부를 핸드피스(130)의 내측에 삽입 장착한다.

주지된 바와 같이, 고출력 레이저 광을 시술부위에 전달 조사하는 수단으로 사용되는 핸드피스(130)는 레이저 장치 본체(100)의 외부에 별도로 구성되며, 다이오드 레이저(110)에서 레이저 광을 전달받은 광섬유(F) 다발은 핸드피스(130)에 연결된 타측 단부까지 레이저 광을 이동시키고 핸드피스(130)의 외부로 레이저 광을 발산하여 시술부위를 조사하게 된다.

이에 본 발명은 고출력의 레이저 광을 출력하기 위한 다이오드 레이저(110)를 수십 W급의 레이저 광을 개별적으로 발산하는 복수 개의 다이오드 레이저 모듈(111)들로 구성하고, 다이오드 레이저 모듈(111)마다 광섬유(F)를 각각 연결한다.

상기 다이오드 레이저 모듈(111)은 각 광섬유(F)와 개별적으로 연결되어 수십 W급의 레이저 광을 광 특성을 유지하며 핸드피스(130)까지 전달되게 하므로, 본 발명은 수십 개의 다이오드 레이저 모듈(111)로 이루어지는 다이오드 레이저(110)를 통해 1kW 이상의 고출력 레이저 광을 발산하고 각 다이오드 레이저 모듈(111)에 연결된 광섬유(F)를 통해 핸드피스(130)까지 레이저 광을 이동시킬 수 있다.

예를 들어, 25W의 광출력을 낼 수 있는 다이오드 레이저 모듈(111) 40개를 배치하여 1kW의 고출력 다이오드 레이저(110)를 구성하거나, 또는 20W의 광출력을 낼 수 있는 다이오드 레이저 모듈(111) 50개를 일렬로 배치하여 1kW의 고출력 다이오드 레이저(110)를 구성하고, 이를 광섬유(F) 다발에 연결함으로써 핸드피스(130)까지 고출력의 레이저 광을 전달할 수 있다.

본 발명은 고출력 다이오드 레이저(110)를 구성하는 복수의 다이오드 레이저 모듈(111)이 수십 W급의 레이저 광을 출력할 수 있는 모듈 단위로 배열 구성되고, 이에 다이오드 레이저(110)로부터 모듈 단위 즉, 다이오드 레이저 모듈(111)을 독립적으로 장착 및 탈거시킬 수 있다.

그리고, 각 다이오드 레이저 모듈(111)에서 출력되는 레이저 광의 파장은 치료 가능한 영역의 파장으로서 레이저 다이오드가 제공하는 영역의 파장을 포함하며, 일반적으로 808nm, 980nm가 된다.

상기 다이오드 레이저 모듈(111)은 구동전력을 공급받아 각기 작동하게 되고 작동시 열을 발생시키게 되는데, 이러한 열을 냉각하기 위하여 일반적으로 쿨링장치가 구성된다.

상기 쿨링장치는 레이저 장치 본체(100)에 내설되고, 다이오드 레이저(110)가 레이저 장치 본체(100)에 내설됨에 따라 쿨링장치의 쿨링베이스(121) 역시 레이저 장치 본체(100)의 내부에 구성되며, 본 발명은 도 3과 같이 쿨링베이스(121) 위에 복수의 다이오드 레이저 모듈(111)들을 일렬로 나열하여 배치할 수 있다.

상기 쿨링장치는 내부에서 순환되는 냉각제에 의해 접촉된 다이오드 레이저 모듈(111)을 냉각시킬 수 있는 쿨링베이스(121)와, 이 쿨링베이스(121)의 내부에 냉각제를 순환시키는 순환시스템으로 구성될 수 있으며, 이에 쿨링베이스(121)의 내부에 냉각제를 순환시키며 상기 다이오드 레이저 모듈(111)을 냉각시킨다.

상기 냉각제는 쿨링베이스(121)의 내부에서 유동되면서 상기 다이오드 레이저 모듈(111)의 열을 빼앗아 기화되며, 예를 들어 물이 사용될 수 있다.

한편, 핸드피스(130)의 내부에 삽설된 광섬유(F) 다발에서 발산되는 레이저 광을 시술부위에 균일하게 조사하기 위하여, 도 2와 같이 상기 광섬유(F)의 단부를 핸드피스(130) 상에 균일한 간격으로 배열한다.

이때 상기 광섬유(F)의 배열은 상호 간에 간격만 균일하면 어느 모양 혹은 사이즈로 배열되어도 무방하며, 균일하게 배열된 광섬유(F)에서 발산되는 레이저 광은 수렴 및 시준을 통하여 시술부위에 보다 균일하게 조사될 수 있다.

이에 다이오드 레이저(110)에서 발산되어 나오는 레이저 광을 수렴하여 시준할 수 있도록 각 다이오드 레이저 모듈(111)마다 마이크로 렌즈(140)를 배치하고, 다시 말해 도 2에서 볼 수 있듯이 각 광섬유(F)마다 마이크로 렌즈(140)를 배치하고, 이러한 마이크로 렌즈 어레이를 핸드피스(130)의 표면에 위치하도록 배치하여 광섬유(F) 다발에서 발산되어 나오는 레이저 광을 시준하여 시술부위에 균일한 광을 제공하도록 한다.

이와 같이 본 발명은 광섬유(F) 다발을 통해 레이저 장치 본체(100)와 핸드피스(130) 간에 원거리를 이동하여 1kW급 이상의 출력 강도를 가지는 레이저 광을 전달할 수 있도록 하기 위하여, 수십 W급의 출력광을 발산하는 다이오드 레이저 모듈(111)마다 각각 광섬유(F)를 연결하여 원거리로 수십 W의 레이저 광을 이동시킬 수 있도록 하되, 상기 다이오드 레이저 모듈(111)을 수십 개로 구성하여 1kW 이상의 고출력 레이저 광을 원거리(레이저 장치 본체(100)에서 핸드피스(130)까지의 거리)로 전달할 수 있도록 한다.

그리고, 본 발명은 다이오드 레이저(110)가 레이저 장치 본체(100)에 내설됨으로 인해, 기존과 같이 핸드피스에 다이오드 레이저 스택을 설치함에 따른 열교환(냉각제가 레이저 장치 본체에서 핸드피스까지 이동하는 과정에서 발생하는 열교환)이 생략되므로, 핸드피스(130)까지 냉각제가 이동되면서 발생할 수 있는 열교환을 줄일 수 있어 쿨링장치의 쿨링 효율을 높일 수 있다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 실시예의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

레이저 장치 본체(100) 내부에 배열된 다이오드 레이저 모듈(111)에 전원이 공급되어 각각 수십 W의 레이저 광을 발산하게 되면, 각 다이오드 레이저 모듈(111)에 연결된 광섬유(F)의 일측으로 해당 레이저 광이 입력되고 해당 광섬유(F)를 따라 이동되어 핸드피스(130)에 삽입된 광섬유(F)의 타측까지 전달된다.

그리고, 각 광섬유(F)의 단부를 통해 발산된 레이저 광이 마이크로 렌즈 어레이를 통해 시준되어 피시술자의 시술부위에 균일하게 조사된다.

이렇게 시술부위에 고출력의 레이저 광이 조사됨으로 인하여 피부 재생, 체모 제거, 피부질환의 치료 및 미용 효과 등 다양한 효능을 제공할 수 있다.

본 발명에 따른 고출력 레이저 장치는, 기존 시술부위에 고출력의 레이저 광을 제공하기 위해 다이오드 레이저 스택과 쿨링장치를 핸드피스 상에 장착하여 구성한 기존 고출력 레이저 장치와 달리, 핸드피스(130) 내에 광섬유(F) 다발만 구성하고 그 외 다이오드 레이저(110) 및 쿨링장치 등은 레이저 장치 본체(100) 내에 설치함으로써 핸드피스(130)의 부피와 중량이 감소되어 그 사용이 편리해지는 이점이 있으며, 시술 중 핸드피스에 가해지는 충격에 대한 신뢰성을 높일 수 있다.

또한, 본 발명은 모듈 단위의 다이오드 레이저 모듈(111)을 복수로 적용하여 다이오드 레이저(110)를 구성함으로써 고장이 발생한 다이오드 레이저 모듈(111)만 교체 가능하므로 유지비용이 절감되는 효과를 얻을 수 있다.

이상에서는 본 발명을 바람직한 일실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.

100 : 레이저 장치 본체
110 : 다이오드 레이저
111 : 다이오드 레이저 모듈
121 : 쿨링베이스
130 : 핸드피스
140 : 마이크로 렌즈
F : 광섬유

Claims (3)

1. 다이오드 레이저 모듈의 냉각을 위한 쿨링장치가 내설되어 있는 레이저 장치 본체와, 외부에서 상기 레이저 장치 본체와 연결되게 구성되어 시술부위에 고출력의 레이저 광을 조사하는 핸드피스로 이루어진 고출력 레이저 장치에 있어서,
   상기 레이저 장치 본체에 레이저 광을 발산하는 다이오드 레이저 모듈이 복수로 내설되고, 각 다이오드 레이저 모듈마다 레이저 광을 전달하기 위한 광섬유가 각각 연결되며, 상기 다이오드 레이저 모듈에 일측이 연결된 각 광섬유의 타측 단부가 상기 핸드피스에 삽입 장착되되, 각 광섬유의 타측 단부가 핸드피스상에 균일한 간격으로 배열되어 이동된 레이저 광을 외부로 출력하게 되고,
   각 광섬유마다 마이크로 렌즈를 배치하고 이러한 마이크로 렌즈 어레이를 핸드피스의 표면에 위치하도록 배치하여 광섬유 다발에서 발산되어 나오는 레이저 광을 시준하여 시술부위에 균일한 광을 조사할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 광섬유 결합형 고출력 레이저 장치.
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