KR101348413B1 - 측면 방사형 레이저 핸드피스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 의료용 레이저 장치에 사용되는 핸드피스에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 레이저빔이 레이저팁의 전면이 아닌 측면으로 조사되어 시술 부위를 안전하고 목적에 맞게 시술할 수 있는 측면 방사형 레이저 핸드피스에 관한 것이다.
본 발명에 따른 레이저 공진기 결합형 핸드피스 장치는 사용자가 파지하는 하우징; 상기 하우징에 결합되고, 입사되는 레이저빔을 외부로 조사하는 레이저팁;을 포함하여 이루어지되, 상기 레이저팁은 직선형이고, 전방에는 입사되는 레이저빔을 반사시켜 측면으로 방사시키는 측면방사 가공면이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

측면 방사형 레이저 핸드피스{Laser handpiece}

본 발명은 의료용 레이저 장치에 사용되는 핸드피스에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 레이저빔이 레이저팁의 전면이 아닌 측면으로 조사되어 시술 부위를 안전하고 목적에 맞게 시술할 수 있는 측면 방사형 레이저 핸드피스에 관한 것이다.

레이저의 여러 가지 특성들이 갖는 장점으로 의료 분야에 레이저를 사용하고 응용하려는 요구가 늘어나게 되었다. 이에 사용 범위가 좀 더 다양해지고 넓어지게 되었으며 시술 방법에 따라 좀 더 세밀한 광(레이저빔)의 조절을 필요로 하게 되었다.

레이저빔은 사용자(시술자)가 파지하는 핸드피스에 장착되어 있는 레이저팁을 통해 방사되어 시술 부위에 조사된다.

안정적이고 효율적인 레이저 시술을 위해서는 제한되고 좁은 공간에서도 레이저빔이 시술자가 원하는 방향으로 주변의 방해 없이 조사되어야 한다. 그런데 종래기술에서는 아래와 같이 레이저빔을 시술자가 원하는 방향으로 조사되도록 하는데 한계를 갖는다.

레이저빔을 외부로 조사하는 레이저팁(3b)은 일반적으로 도1에서 보는 바와 같이 핸드피스의 하우징(3a) 전면에 일자형으로 장착되거나 하우징(3a)의 측면에 'ㄱ'자형으로 장착되고, 가늘고 긴 원기둥 형상으로 이루어져, 후면은 핸드피스의 하우징 내부에서 레이저빔을 입사 받고 전면은 내부로 입사된 레이저빔은 외부로 방사시켜 조사한다.

레이저빔을 전면으로 조사하는 종래기술에 따른 레이저팁(3b)은 시술 공간이 협소하거나 시술 부위의 구조가 복잡한 곳에서는 사용에 한계가 있다. 치과 시술의 예를 들면, 레이저빔을 전면으로 조사하는 종래기술의 레이저팁은 치주 치료시 잇몸에 발생된 깊은 상처 구멍의 내부 바닥면에는 레이저빔을 조사할 수 있지만 상처 구명의 측면에는 레이저를 조사하기 곤란한다.

그래서 일부 레이저팁은 전단부에 물리적인 휨을 주고 있으나, 휨으로 인해 레이저팁의 접근이 제한되는 시술부위가 발생되고 레이저팁의 휨 가공이 어렵고 비용이 많이 드는 문제가 있다.

그리고 의료용으로 사용하는 레이저장치는 도2에서 보는 바와 같이, 일반적으로 본체(1)에 레이저빔을 생성 출력하는 레이저 공진기(2)가 장착되고, 사용자(통상 의사)가 파지하며 레이저빔을 환자에게 조사하는 핸드피스(3)는 광파이버(4)를 통해 레이저 공진기(2)와 연결되는 구조로 이루어진다.

이때, 레이저빔을 전송하는 광파이버(4)는 핸드피스(3)의 위치조절이 편리하도록 약 2m 내외의 길이를 갖고 휘어짐이 가능하다.

그런데 위와 같은 종래기술에 따른 레이저장치에서 문제는 광파이버(4)에서 레이저빔의 전송손실율이 상당하는 것이다.

예를 들면, 2900nm-3000nm 파장 대역의 레이저빔이 광파이버(4)를 통과하여 전송되는 과정에서 30% 이상의 전송손실이 발생고, 특히 치과에서 주로 사용하는 2940nm 파장의 레이저빔은 광파이버(4)에서의 전송손실인 60%~70% 정도로 상당히 높다.

광파이버(4)에서 레이저빔의 전송손실이 발생되면 이를 보충하고, 손실로 발생되는 열을 냉각시키기 위해 그만큼 본체에 구비되는 전원장치(5)와 냉각장치(6)의 용량이 커야한다.

그리고, 또한 2900nm-3000nm 파장 대역의 레이저빔에서 사용가능한 광섬유는 일반 실리카 재질의 광파이버가 아니라 현재 sapphire나 fluoride, hollow wave guide 3가지 존재하는데, 모두 기계적인 충격에 부러지기 쉽다.

그리고 광파이버는 외부습기에 매우 취약하기 때문에 팁 교체시 외부로 노출되어 불순물이나 습기가 광섬유에 흡착될 수 있다. 또한 팁에 묻어있는 오염물 등이 레이저에 맞으면서 연기 등의 미세불순물을 발생시켜 광파이버 표면에 흡착되기도 한다.

이러한 흡착된 불순물은 레이저발생시 순간적으로 광파이버의 파손을 가져오고 더 이상 사용할 수 없게 만들어 교체를 해야만 하는데, 의료용 레이저장치에서는 광파이버 주변으로 핸드피스로 스프레이를 위한 물,공기를 흘려보내는 튜브가 존재하는 등 광파이버 교체시에는 이 모든 것도 함께 교체되어야 하기 때문에 상당히 어려운 작업이 된다. 즉 사용자가 쉽게 할 수 있는 작업이 안되기 때문에 발생시마다 전문정비사가 방문해야하는 문제가 있다.

본 발명은 위와 같이 종래기술에 따른 의료용 레이저장치의 핸드피스에 구비되는 레이저팁이 레이저빔을 전면으로 조사하여 시술부위에 따라 레이저빔을 조사하기 곤란하거나 구조적으로 조사할 수 없는 영역이 발생되어 레이저 시술의 한계가 있는 문제를 해결하기 위해 안출된 발명으로서, 레이저빔이 레이저팁의 측면으로 조사되어 안정적이고 목적에 맞는 레이저 시술이 가능하고, 레이저빔의 측면 조사를 위해 특별한 휨이나 별도의 반사경 등이 필요 없어 저렴한 측면 방사형 레이저 핸드피스를 제공함을 목적으로 한다.

아울러, 레이저공진기와 핸드피스를 광파이버로 연결함으로써 발생되는 여러 가지 문제를 해결하기 위해 안출된 발명으로서, 광파이버를 제거하고 대신 레이저 공진기를 연결부재를 이용하여 핸드피스에 직접 연결함으로써, 레이저빔의 전송손실이 없도록 하고, 그에 따라 전원장치와 냉각장치 등의 용량이 적어도 되어 비용이 저렴하고, 유지보수 작업도 편리한 레이저 공진기 결합형 레이저 핸드피스를 제공함을 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 레이저 공진기 결합형 핸드피스 장치는

사용자가 파지하는 하우징;

상기 하우징에 결합되고, 입사되는 레이저빔을 외부로 조사하는 레이저팁;을 포함하여 이루어지되,

상기 레이저팁은 직선형이고, 전방에는 입사되는 레이저빔을 반사시켜 측면으로 방사시키는 측면방사 가공면이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 레이저팁은 크리스탈 또는 쿼츠 또는 사파이어 재질로 이루어진 것을 특징으로 하고,

레이저빔을 생성하는 레이저 공진기;

상기 레이저 공진기에 대한 상기 하우징의 각도 조절이 가능하도록 상기 레이저 공진기와 상기 하우징을 연결하는 관절암을 갖는 연결부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 측면 방사형 레이저 핸드피스는 레이저빔이 레이저팁의 측면으로 조사되어 깊은 상처 구멍 등과 같이 시술 공간이 협소한 부위에서도 레이저빔을 안정적으로 목적에 맞게 조사할 수 있고, 레이저빔을 측면으로 조사하기 위한 가공면의 가공은 간단하고 저렴하다.

그리고 종래기술에서 레이저 공진기와 핸드피스를 연결하던 광파이버를 사용하지 않음으로써 광파이버에서 전송되는 레이저빔의 전송손실이 없고, 그에 따라 전원장치와 냉각장치 등의 용량이 적은 것을 사용하여도 되고, 레이저 공진기 역시 소형의 것을 사용할 수 있게 되어, 레이저장치의 제조비용을 획기적으로 줄일 수 있다.

도 1 은 종래기술에 따른 레이저팁을 사용하는 핸드피스의 단면도.
도 2 는 종래기술에 따른 의료용 레이저장치의 구성도.
도 3 은 본 발명에 따른 측면 방사형 레이저팁이 구비된 핸드피스의 단면도.
도 4 는 본 발명에 따른 측면 방사형 레이저 핸드피스 장치가 사용된 레이저장치의 개략적인 구성도.
도 5 는 본 발명에 따른 레이저 공진기가 결합된 핸드피스의 구성도.
도 6 는 본 발명에 따른 레이저 공진기 결합된 핸드피스에 사용된 연결부재의 일례도.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 측면 방사형 레이저 핸드피스에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.

도3에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 측면 방사형 레이저 핸드피스(30)는 사용자가 파지하는 하우징(31)과, 상기 하우징(31)의 전면 또는 전방 측면에 연결되는 레이저팁(39)을 포함하여 이루어진다.

그리고 레이저팁(39)이 전면에 연결되는 하우징(31) 내부 전방에는 레이저빔을 레이저팁(39) 후면으로 수렴시켜 입사시키는 수렴렌즈(38)가 구비되고, 레이저팁(39)이 전방 측면에 연결되는 하우징(31) 내부 전방에는 레이저빔을 반사시켜 레이저팁(39) 후면으로 입사시키는 반사경(39)이 구비된다.

상기 레이저팁(39)은 크리스탈, 사이파이어, 쿼츠와 같이 투명하고 굴절률이 큰 재질로 이루어진다.

투명하고 굴절률이 큰 레이저팁(39)의 후면으로 입사되는 레이저빔은 레이저팁(39) 내부에서 전반사되어 중간에 외부로 방출되지 않고 전방으로 진행한다.

이때, 전반사되어 전방으로 진행하는 레이저빔은 종래기술에 따른 원기둥형 레이저팁에서는 전면을 통해 외부로 조사되지만, 전방에 측면방사 가공면(39a)이 형성되어 있는 본 발명의 레이저팁(39)은 레이저빔이 가공면(39a)에서 반사되어 측면을 통해 외부로 조사된다.

그래서 본 발명은 레이저팁(39)이 들어갈 수만 있다면 깊은 구멍과 같은 시술부위 영역 모두에 레이저빔을 안정적으로 조사할 수 있다.

참고로, 레이저팁(39)은 하우징(31)에 교체 가능하게 결합되므로, 구멍의 바닥과 같이 레이저팁의 전면으로 레이저빔을 조사할 필요가 있는 시술부위에는 종래기술에 따른 원기둥형 레이저팁을 하우징에 장착하여 레이저빔을 조사하고, 구명의 측면에 본 발명에 따른 레이저팁(39)을 하우징(31)에 교체 장착하여 레이저빔을 조사하면 된다.

본 발명의 레이저팁(39)은 직선형으로 구조가 간단하고, 전방에 사선으로 절개하여 측면방사 가공면(39a)을 간단하게 형성하고, 제조원가가 저렴한다.

도4에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 레이저 핸드피스가 적용된 의료용 레이저장치는 본체(10)에 전원장치(50), 냉각장치(60), 컨트롤러(70), 사용자의 조작을 위한 터치패널식 모니터(80) 등이 구비되고, 사용자가 파지하며 환자에게 레이저빔을 조사하는 핸드피스(30)에는 레이저공진기(20)가 연결부재(40)를 통해 결합되어 있고, 핸드피스(30)에 결합된 레이저 공진기(20)는 전원케이블을 통해 전원장치(50)로부터 레이저빔 생성을 위한 전원을 공급받는다.

본 발명은 종래기술에서 레이저 공진기와 핸드피스를 길게 연결하던 광파이버가 제거됨에 따라 레이저빔의 전송손실이 감소하기 때문에 레이저 공진기(20)를 소형화하여 직접 핸드피스(30)에 연결하여도 사용자가 느끼는 무게감은 크게 증가하지 않게 된다.

광파이버를 사용한 경우 최종단의 레이저 세기를 비교할 때 같은 세기에서 광파이버를 제거한 경우가 전송손실을 보상하기 때문에 레이저 공진기(20)의 용량이 낮아지게 되고 크기도 작아지게 되어 핸드피스(30)와 연결되어도 충분히 조작가능한 크기가 된다.

상기 연결부재(40)는 도5 및 도6에서 보는 바와 같이, 상기 레이저 공진기(20)와 핸드피스(30)를 연결하고, 환자 치료에 불편함이 없도록, 즉, 레이저 공진기(20)에 대한 핸드피스(30)의 각도 조절이 자유로워 레이저빔의 조사방향을 사용자가 임의로 간편하게 변경할 수 있도록 각도 조절이 자유로운 제1관절(41)과 제2관절(43)로 이루어지는 관절암과, 관절암의 각도 변경에 대응하여 레이저 공진기(20)에서 전송되는 레이저빔이 핸드피스(30)로 전송되도록 광경로를 변경하는 반사경(45, 47)을 포함하여 이루어진다.

상기 제1관절(41)은 일측이 상기 레이저 공진기(20)에 회전 가능하게 연결되고, 상기 제2관절(43)은 일측이 상기 제1관절(41) 타측에 회전 가능하게 연결되고 타측이 상기 레이저 공진기(20)에 연결되어, 상기 핸드피스(30)는 상기 레이저 공진기(20)에 대하여 어느 방향으로든 각도 조절이 자유롭다.

상기 반사경(45, 47)은 상기 관절암(41, 47)에 내장되고, 핸드피스(30)의 각도가 변경되더라도 상기 레이저 공진기(20)에서 전송되는 레이저빔을 상기 핸드피스(30)로 전송시킨다.

상기 핸드피스(30)는 도5에서 보는 바와 같이, 상기 관절암(40)을 통해 상기 레이저 공진기(20)에서 전송되는 레이저빔을 외부로 출력하여 환자에게 조사한다.

상기 핸드피스(30)는

사용자가 파지하는 하우징(31)과,

단부에 구비되어 레이저빔을 외부로 조사하는 레이저팁(39)과,

상기 관절암(40)의 반사경(45, 47)을 통과하여 입사되는 레이저빔을 모아주어 작은 스팟으로 만들어주는 렌즈(33)와,

상기 렌즈(33)를 통과한 작은 스팟의 레이저빔을 입사받아 전송하는 광섬유(35)와,

상기 광섬유(35)에서 출력되는 레이저빔을 집속하여 상기 팁(39)으로 전송하는 구면경(37)을 포함한다.

상기 렌즈(33)와 광섬유(35)가 없이, 상기 연결부재(40)의 반사경(45, 47)에서 반사되는 레이저빔이 상기 핸드피스(30)의 구면경(37)에 직접 입사되도록 할 수도 있지만, 상기 연결부재(40)의 관절암(41, 43)의 각도 변경에 따라 미세한 기계적인 오차가 발생되고, 미세한 오차는 반사경(45, 47)의 수cm 내지 수십cm 뒤에 있는 구면경의 일정 위치에 레이저빔이 항상 정확하게 입사되도록 하는데 방해가 된다.

따라서 연결부재(40)의 제2관절(43) 후단에 초점 거리가 짧은 렌즈(33)를 두어 반사경(47)에서 입사되는 레이저빔이 렌즈(33)를 통과하면서 집속되어 작은 스팟으로 되도록 하고, 렌즈(33)를 통과한 레이저빔이 집속되는 지점에 광섬유(35)의 일단을 배치하여 광섬유(35)가 레이저빔을 소실 없이 입사 받고, 입사된 레이저빔을 구면경(37)의 정확한 위치로 입사되도록 한다.

이때, 초점거리가 짧을수록 작은 초점 스팟을 만들 수 있기 때문에 상기 렌즈(33)를 통해 작은 스팟으로 집속된 레이저빔은 수백um의 가는 광섬유(35)에도 손실 없이 입사될 수가 있다. 그리고 광섬유(35)는 길이가 10cm 내외 정도에 불과하여 레이저빔의 전송손실은 무시할 수 있는 정도에 지나지 않는다.

그리고 핸드피스(30)의 사용 중에 빈번하게 손상을 일으키는 것이 광섬유(35), 구면경(37), 팁(39)인데, 전문가가 아니어도 사용자가 쉽게 교체 가능하도록 이들 광섬유(35), 구면경(37), 팁(39)은 하우징(31)에 결하되는 구조를 갖는 것이 바람직하다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 측면방사형 레이저 핸드피스에 대해 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 본체 20 : 레이저 공진기
30 : 핸드피스
31 : 하우징 33 : 렌즈
35 : 광섬유 37 : 구면경
39 : 팁 39a : 측면방사 가공면
40 : 연결부재
41, 43 : 관절암 43, 45 : 반사경

Claims (3)

1. 사용자가 파지하는 하우징;
   상기 하우징에 결합되고, 입사되는 레이저빔을 외부로 조사하는 레이저팁;을 포함하여 이루어지는 레이저 핸드피스에 있어서,
   
   상기 레이저팁은 직선형이고, 전방에는 입사되는 레이저빔을 반사시켜 측면으로 방사시키는 측면방사 가공면이 형성되어 있는 것을 특징으로 하고,
   
   레이저 공진기에 대한 상기 핸드피스의 각도 조절이 가능하도록 상기 레이저 공진기와 상기 핸드피스를 연결하는 관절암을 갖는 연결부재;를 더 포함하되,
   상기 연결부재는
   상기 관절암 내부에 내장되고, 상기 핸드피스의 각도 변경에 대응하여 상기 레이저 공진기에서 전송되는 레이저빔의 광경로를 변경하여 상기 핸드피스로 전송하는 다수의 반사경을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 측면 방사형 레이저 핸드피스.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 레이저팁은 크리스탈 또는 쿼츠 또는 사파이어 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 측면 방사형 레이저 핸드피스.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   레이저빔을 생성하는 레이저 공진기;
   상기 레이저 공진기에 대한 상기 하우징의 각도 조절이 가능하도록 상기 레이저 공진기와 상기 하우징을 연결하는 관절암을 갖는 연결부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 측면 방사형 레이저 핸드피스.

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