KR101531646B1 - 광섬유로 이루어진 광출력부를 가지는 의료용 핸드피스 - Google Patents

광섬유로 이루어진 광출력부를 가지는 의료용 핸드피스 Download PDF

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Abstract

본 발명은 의료용 핸드피스에 관한 것으로서, 용이하게 사용할 수 있도록 가벼우면서도 효과적인 치료를 위해 작은 스폿 사이즈의 광을 협소한 치료부위에 조사할 수 있고, 좁은 공간 내에서 다양한 각도로 광 조사가 가능하여 치료 효과를 극대화할 수 있는 의료용 핸드피스를 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 광원부에서 출력된 치료용 광을 광전달부를 통해 전달받아 출력 및 신체 부위에 조사하는 의료용 핸드피스에 있어서, 상기 광전달부가 연결되는 본체와; 상기 본체에서 가늘고 길게 연장된 형태를 가지면서 구부림이 가능하고 상기 광전달부를 통해 전달된 광을 신체 부위에 조사할 수 있도록 출력하는 광출력부;를 포함하고, 상기 광출력부가 끝 부분을 통해 광을 출력하는 광섬유로 이루어진 것을 특징으로 하는 의료용 핸드피스를 제공한다.

Description

광섬유로 이루어진 광출력부를 가지는 의료용 핸드피스{Medical handpiece having optical fiber light output portion}
본 발명은 의료용 핸드피스에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가벼우면서도 작은 스폿 사이즈의 광 또는 다른 빔 형태로 변형된 광을 출력할 수 있고 다양한 각도로 광을 조사할 수 있는 의료용 핸드피스에 관한 것이다.
오늘날 피부과나 치과, 이비인후과 등에서 진단, 치료, 수술 등의 목적으로 피부나 치아 등의 신체 부위에 광을 조사하는 기술이 널리 이용되고 있다.
예를 들면, 신체 부위에 광을 조사하는 치료 분야에서 탈모 방지나 발모 촉진, 피부 박피, 피부 재생 및 상처 치료, 미백, 주름이나 반점 제거, 기미 제거, 치아 치료, 관절이나 근육 통증 치료 등의 목적으로 자외선(UV), 가시광선(VIS), 적외선(IR) 등의 광선을 이용하고 있으며, 치료나 수술 등의 목적으로 적외선(IR) 영역의 고출력 레이저 빔을 이용하기도 한다.
이에 따라, 상기한 광선 또는 레이저 빔과 같은 치료용 광을 조사하여 신체 부위를 효과적으로 치료할 수 있는 다양한 의료장비들이 연구되고 있으며, 통상의 광 치료용 의료장비들은 신체 부위에 광을 조사하기 위한 핸드피스(handpiece)를 포함한다.
상기 핸드피스는 광원부에서 출력되어 광섬유나 광학계 등으로 구성된 광전달부를 통해 전달되는 광선 또는 레이저 빔의 에너지를 출력 및 신체 부위에 전달하도록 구비되는 기구로, 의료장비에서 핸드피스로부터 환부에 조사되는 광의 형태, 에너지 등은 치료 효과에 크게 영향을 미치게 된다.
일반적으로 의료장비의 핸드피스는 렌즈 등의 광학수단을 내장한 구성을 가지며, 광학수단이 내장된 본체 하우징 일측에 광 출구를 구비하여 이를 통해 신체 부위에 조사될 광을 최종 출력할 수 있는 구조를 가진다.
즉, 광원부에서 출력된 광을 전달하기 위한 광전달부로 광섬유를 사용하더라도 메탈 등의 재질로 이루어진 본체 하우징에 광학수단을 패키징한 구성을 가지는바, 상기 본체 하우징의 광 출구를 통해 출력될 수 있는 광의 최소 스폿 사이즈가 제한될 수밖에 없는 구성으로 되어 있다(예를 들면, 출력되는 광의 스폿 사이즈가 최소 0.1mm임).
그러나, 치료를 위해 보다 작은 스폿 사이즈의 광 조사가 요구되기도 하므로 종래의 핸드피스는 환부에 따라 사용상의 제약이 있으며, 구강 내 치아와 같은 협소한 치료부위, 특히 작은 스폿 사이즈(예를 들면, ㎛ 스케일 수준)의 광 조사가 요구되는 신경 치료부위 등에는 종래의 핸드피스를 사용하기에 어려움이 있다.
더욱이 종래의 핸드피스는 메탈 하우징으로 인해 무거우면서도 좁은 공간 내에서 광 조사 각도를 임의로 조절하는데 한계가 있으므로 치아 치료 등에 있어서는 사용에 많은 어려움이 있는 것이 사실이다(구강 내에서 치아 치료를 위해 유효한 광 조사 각도가 나오지 않음).
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 가벼우면서도 작은 스폿 사이즈의 광을 조사할 수 있고, 광 조사 각도(광 조사 방향)를 다양하게 조절할 수 있어 좁은 공간에서도 치료부위의 제약 없이 사용할 수 있는 의료용 핸드피스를 제공하는데 그 목적이 있다.
특히, 본 발명은 치아와 같이 협소한 치료부위를 치료하는데 효과적으로 사용될 수 있는 의료용 핸드피스를 제공하는데 목적이 있는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 광원부에서 출력된 치료용 광을 광전달부를 통해 전달받아 출력 및 신체 부위에 조사하는 의료용 핸드피스에 있어서, 상기 광전달부가 연결되는 본체와; 상기 본체에서 가늘고 길게 연장된 형태를 가지면서 구부림이 가능하고 상기 광전달부를 통해 전달된 광을 신체 부위에 조사할 수 있도록 출력하는 광출력부;를 포함하고, 상기 광출력부가 끝 부분을 통해 광을 출력하는 광섬유로 이루어진 것을 특징으로 하는 의료용 핸드피스를 제공한다.
여기서, 상기 광출력부는 본체 내부로 도입된 광전달부의 광섬유가 본체 외부로 길게 연장된 형태로 구성될 수 있다.
또는 상기 광출력부는 광전달부를 통해 전달되는 광을 수광하는 단부가 커넥터에 의해 상기 본체에 탈/부착 가능하게 결합되는 구성이 될 수 있다.
여기서, 상기 광출력부의 광섬유가 본체 내부로 도입된 광전달부의 광섬유에 광을 전달받을 수 있도록 직접 접속되는 구성이 될 수 있다.
또한 상기 광출력부의 광섬유에는 구부림이 가능한 니들이 씌워지는 것이 바람직하다.
또한 상기 광섬유는 끝 부분에 뾰족한 팁을 형성하여 상기 팁을 통해 광이 출력될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
또한 상기 본체 내부에 광전달부를 통해 전달되는 광을 통과시키는 렌즈가 수납될 수 있고, 이때 상기 광섬유는 상기 렌즈를 통과한 광이 입사되는 단부의 코어 부분이 단부 끝으로 갈수록 직경이 확장된 형태의 코어 확산형 광섬유(terminally expanded core fiber), 광이 입사되는 단부의 끝에 렌즈가 일체로 형성된 렌즈형 광섬유(lensed fiber), 및 광이 입사되는 확산형 코어 부분에 렌즈가 일체로 형성된 코어 확산 렌즈형 광섬유(terminally expanded core lensed fiber) 중 하나가 될 수 있다.
또한 상기 광섬유는 광이 출력되는 끝 부분에 렌즈를 일체로 형성한 렌즈 집적형 광섬유(lensed fiber)인 것이 바람직하다.
여기서, 상기 렌즈는 출력되는 광을 포커싱(focusing) 또는 디포커싱(defocusing) 시켜주는 렌즈가 될 수 있다.
또는 상기 렌즈는 광전달부를 통해 전달되는 원형의 광을 직선 또는 곡선 형태의 광으로 변형시키는 광 모듈레이션 렌즈가 될 수 있다.
이때, 상기 광 모듈레이션 렌즈는 포웰 렌즈(Powell lens), 어레이 렌즈(array lens), 및 실린더 렌즈(cylindrical lens) 중 어느 하나가 될 수 있다.
이로써, 본 발명에 따른 핸드피스는 구성이 간단하면서도 경량화가 가능하고, 작은 스폿 사이즈의 광 또는 다른 빔 형태로 변형된 광을 출력하는 것이 가능하며, 광출력부의 구부림을 통해 광 조사 각도를 다양하게 조절할 수 있으므로 협소한 공간의 치료부위에 대해서도 제약 없이 사용하는 것이 가능하다.
또한 본 발명의 핸드피스는 치료 조건에 부합하는 최적의 광 조사가 가능하므로 다양한 부위에 대해 치료 효과를 극대화할 수 있다는 이점을 가지며, 특히 치아/치주 치료, 근관 치료 등과 같이 종래의 핸드피스로는 치료에 어려움을 겪던 협소한 치료공간 및 치료부위에 대해서도 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 핸드피스를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예로서 광출력부의 광섬유가 광전달부의 광섬유와 직접 접속된 실시예를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 핸드피스에서 광이 출력되는 상태를 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에서 적용 가능한 코어 확산형 광섬유를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 핸드피스에서 가우시안 모드 및 탑-햇 모드의 출력 광 프로파일을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 적용될 수 있는 렌즈 집적형 광섬유를 나타내는 사진이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 적용될 수 있는 광 모듈레이션 렌즈의 형태를 예시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에서 팁을 가지는 광섬유를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에서 니들 내부에 광섬유를 삽입하여 구성한 광출력부의 종단면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에서 커넥터를 구비한 광출력부를 도시한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 가벼우면서도 작은 스폿 사이즈의 광 또는 다른 빔 형태(직선 또는 곡선 형태)로 변형된 광을 조사할 수 있고, 좁은 공간에서 다양한 각도로 광 조사가 가능한 의료용 핸드피스를 제공하고자 하는 것이다.
전술한 바와 같이, 메탈 하우징에 렌즈 등의 광학수단을 패키징하고 메탈 하우징의 일측에 광출구를 구비한 종래의 핸드피스는, 크기가 크고 무거우면서 치아 등의 치료에 유효한 작은 스폿 사이즈의 광 출력이 불가하고, 더불어 구강 내에 사용할 경우 치료에 유효한 광 조사 각도가 나오지 않으므로 사용에 어려움이 있다.
따라서, 치과에서의 치아/치주 치료나 그 밖의 근관 치료 등에 있어 유용하도록 가볍고 광출력부가 플렉시블하며 작은 크기의 광을 출력할 수 있는 핸드피스를 제공하고자 한다.
먼저, 본 발명의 핸드피스는 광원부에서 발생된 LED(Light Emitting Diode) 광 또는 레이저 빔 등의 치료용 광을 출력하여 신체 부위에 조사하는 부분으로서 플렉시블한(즉, 구부림이 가능한) 광섬유로 이루어진 광출력부를 가지는 점에 주된 특징이 있다.
통상 핸드피스를 구비한 의료장비에서 광섬유는 광원부에서 발생한 광을 핸드피스로 전달하기 위한 광전달매체로 사용되고, 이때 핸드피스는 광섬유를 통해 전달된 광이 내부에 패키징된 렌즈 등의 광학수단을 거친 뒤 하우징 일측에 마련된 출구를 통해 최종 출력될 수 있도록 구성된다.
이에 반해, 본 발명의 핸드피스는 광전달부의 광전달매체가 되는 광섬유를 통해 광을 전달받도록 되어 있으면서 광이 출력되는 광출력부 역시 임의의 방향으로 구부림이 가능한 소정 길이의 플렉시블한(flexible) 광섬유로 구성된다.
광원부와 핸드피스 사이에서 광을 전달하는데 광전달부뿐만 아니라 핸드피스에서 광이 출력되는 가늘고 긴 광출력부까지 광섬유를 이용하여 구성하는 것이다.
이와 같이 핸드피스의 광출력부를 플렉시블한 광섬유로 구성할 경우, 작은 크기의 광을 출력할 수 있으면서도 치료부위에 대한 유효한 광 조사 각도가 나오지 않아 치료하기가 어려웠던 종래 핸드피스의 문제점을 해결할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 핸드피스를 도시한 도면으로, 예시된 바와 같이, 본 발명의 핸드피스(30)는 광섬유를 사용한 광전달부(20)를 통해 광원부(10)와 연결되는데, 광전달부(20)가 연결되는 본체(31)와, 본체(31) 선단부에 치료용 광을 전달받을 수 있도록 연결된 광섬유로 구성되는 소정 길이의 광출력부(32)를 포함하여 구성된다.
상기 광원부(10)는 치료용 광을 발생시킬 수 있는 구성부로서, 광원으로 발광다이오드(LED)를 포함하는 구성이 될 수 있다.
또는 상기 광원부(10)는 레이저 빔을 발생시키는 레이저발진장치가 될 수도 있으며, 레이저 이득 매질 및 펌핑 소스(pumping source)와 함께 반사거울 등을 설치하여 구성된 공진기(cavity)를 포함하는 구성이 될 수 있다.
또한 본 발명의 핸드피스(30)에 광을 전달하도록 연결되는 광전달부(20)로는 광섬유를 포함하는 구성이 될 수 있고, 광섬유를 이용한 구성 외에 광원부(10)로부터 출력되는 광을 핸드피스(30)로 전달할 수 있는 공지의 구성이라면 적용 가능하다.
한편, 본 발명에서 광전달부(20)가 연결되는 본체(31)는 치료시 사용자가 손으로 잡고 이용할 수 있는 손잡이의 역할을 하는 부분으로, 손잡이의 역할과 더불어 광전달부(20)와 광출력부(32)를 연결시키는 역할도 하게 된다.
본체(31)의 형상에 대해서는 도 1에 예시한 형상으로 한정하지 않으며, 치료시 사용자가 편리하게 사용할 수 있는 형상이라면 다양하게 변경될 수 있고, 크기 또한 사용상의 편리함을 고려하여 다양하게 변경될 수 있으므로 본 발명에서 특정하게 한정하지는 않는다.
또한 재질에 있어서도 핸드피스(30)의 무게를 무겁게 하지 않으면서 내구를 충족시킬 수 있는 재질이라면 본 발명에서 특정하게 한정하지 않는다.
본 발명의 핸드피스(30)에서 광출력부(32)를 구성하는 광섬유(도 9에서 도면부호 33임)는 광전달부(20)를 통해 전달된 치료용 광(LED 광 또는 레이저 빔 등)을 끝 부분을 통해 출력하게 되는데, 본체(31)에서 일정 길이만큼 길게 연장된 형태가 되도록 설치된다.
이때, 광출력부(32)의 광섬유는 광전달부(20)의 광섬유와 광학적으로 접속되어야 하는바, 광출력부(32)의 광섬유와 광전달부(20)의 광섬유가 커넥터(39)를 통해 직접 접속된 형태로 구현되거나, 하나의 광섬유인 형태(양측의 광섬유가 일체인 형태), 즉 광전달부(20)의 광섬유가 본체(31)에서 외부로 길게 연장되어 광출력부(32)를 구성하는 형태로 구현이 가능하다.
도 2는 본 발명의 일 실시예로서 광출력부(32)의 광섬유가 광전달부(20)의 광섬유와 직접 접속된 실시예를 나타내는 도면이다.
핸드피스(30)에 가늘고 긴 광출력부(32)를 구비하되, 핸드피스 본체(31)에서 광 에너지를 끝 부분으로 전달하여 출력하는 광출력부(32)의 광섬유를 커넥터(39)를 통해 광전달부(20)의 광섬유에 접속시킬 수 있다.
이 경우 광원부로부터 광을 전달하는 광전달부(20)와 광을 전달받는 광출력부(32)에 모두 광섬유를 사용한 구성(all optical fiber medical handpiece)이 된다.
상기한 구성의 핸드피스(30)는 간단한 구성을 가지면서 큰 부피의 메탈 하우징에 광학수단이 패키징된 종래의 핸드피스에 비해 경량화가 가능하고, 가늘고 긴 플렉시블한 광섬유를 사용하여 광을 최종 출력하므로 마이크로 스케일(수 ~ 수십 ㎛)의 작은 사이즈를 가지는 광의 조사가 가능한 이점과 더불어, 다양한 광 조사 각도로 사용이 가능하다는 이점을 가진다.
도 3은 본 발명에 따른 핸드피스에서 광이 출력되는 상태를 예시한 도면으로, 플렉시블한 광섬유를 사용하여 광출력부(32)를 구성하므로 필요에 따라 광출력부를 원하는 방향으로 구부려서 사용하는 것이 가능하고, 이에 출력되는 광의 조사 각도 및 방향을 조절할 수 있다.
또한 광원부(10)에서 발생된 광을 핸드피스(30)로 전달하는 광전달부(20)와, 전달된 광을 출력하여 신체 부위에 조사하기 위한 광출력부(32)에 모두 광 도파 손실이 거의 없는 광섬유를 사용함과 더불어 양측의 광섬유를 직접 접속하는 방식을 적용할 경우, 광 손실을 최소화할 수 있는 이점, 예컨대 LED 광, 레이저 빔 등의 치료용 광이 렌즈 등에 입사하면서 공기 중에 손실되는 것을 막을 수 있는 이점이 있게 된다.
물론, 상기한 본체(하우징 역할을 함)(31) 내에 종래와 마찬가지로 포커싱 렌즈(focusing lens), 빔 셔터(beam shutter) 등의 광학수단을 패키징하고, 광전달부(20)를 통해 전달된 광이 상기 광학수단을 거친 후 광섬유로 이루어진 광출력부(32)를 통해 출력될 수 있도록 한 구성도 실시 가능하다.
이 경우, 광학수단을 거친 뒤 최소의 손실로 최대한 많은 양의 광이 최대한 높은 효율로 광출력부의 광섬유에 전달될 수 있게 상기 광출력부(32)의 광섬유(33)로는 도 4에 예시된 바와 같이 광학수단에 커플링되는 단부(수광 부분)의 코어 부분(34)이 단부 끝으로 갈수록 직경이 확장된 형태의 코어 확산형 광섬유(TEC(Terminally Expanded Core) fiber)가 사용될 수 있다.
또는 광을 모아주는 렌즈 등의 광학수단을 통과한 광의 손실을 줄이기 위해 광섬유 단부의 끝에 렌즈가 일체로 형성된(렌즈가 집적된) 렌즈형 광섬유(lensed fiber)(기계가공 혹은 레이저 미세가공 등을 이용하여 광섬유에 렌즈 형상을 형성한 것) 또는 코어 확산 렌즈형 광섬유(TEC lensed fiber)(광이 입사되는 확산형 코어 부분에 렌즈 형상을 형성한 것)를 사용하여 최대한 많은 광을 커플링(coupling)시킬 수 있도록 한 구성도 적용 가능하다.
상기와 같이 코어 확산형 광섬유나 렌즈형 광섬유, 코어 확산 렌즈형 광섬유를 광 에너지를 전달하는 광출력부(32)의 광섬유로 사용할 경우, 핸드피스 본체(31) 내 광학수단을 거친 광을 광출력부의 광섬유에서 최대한 많이 수광하여 도파시킬 수 있다.
이러한 구성은 광전달부(20)의 광섬유와 광출력부(32)의 광섬유를 직접 접속한 실시예에 비해 경량화 및 구성의 단순화 측면에서 불리함이 있고, 또한 광전달부(20)를 통해 전달된 광이 렌즈 등으로 입사하면서 공기 중으로 손실될 수 있는 불리함이 있지만, 이 역시 플렉시블한(구부림이 가능한) 광섬유로 이루어진 광출력부를 가진다는 점에서 작은 사이즈의 광 출력이 가능하고 광 조사 각도의 조절이 가능하여 협소한 공간 및 부위에 대한 치료가 가능하다는 분명한 이점을 가진다.
또한 본 발명의 핸드피스(30)에서 광출력부(32)(광섬유)로부터 출력되는 레이저 빔은 단면상 파워가 도 5에 나타낸 가우시안(gaussian) 형태 또는 탑-햇(top-hat) 형태의 빔 프로파일을 가지는 것이 될 수 있다.
이때, 가우시안 형태의 빔 출력은 본체 내 광학수단으로 포커싱 렌즈, 콜리메이팅 렌즈(collimating lens) 등을 이용하여 구현 가능하고, 탑-햇 형태의 빔 출력은 라인 어레이 렌즈(line array lens), 포웰 렌즈(powell lens), 실린더 렌즈(cylinder lens) 등을 이용하여 구현 가능하다.
또한 본 발명의 핸드피스(30)에서 광출력부(32)에 사용되는 광섬유로는 SMF(Single Mode Fiber), MMF(Multi-Mode Fiber), PCF(Photonic Crystal Fiber), HCF(Hollow Core Fiber), DCF(Dispersion Compensated Fiber), DSF(Dispersion Shifted Fiber), EDF(Erbium-Doped Fiber) 등의 광섬유가 사용될 수 있다.
이때, 치료용 광의 종류나 출력되는 광의 파장 등에 따라서 광 도파가 가능한 광섬유가 선택되어 사용될 수 있는데, 치료를 위해 사용자(의사)가 편리하게 사용할 수 있는 충분한 길이의 광섬유를 이용하여 광출력부(32)를 구성할 수 있다.
광섬유의 예로 직경이 대략 125㎛인 광섬유가 사용될 때, 광이 도파하는 코어 부분은 SMF의 경우 약 8 ~ 10㎛이고, MMF, PCF 등은 약 50 ~ 65 ㎛ 정도이며, 상기한 광출력부의 길이 수준에서는 광섬유의 광 도파 손실이 없다고 할 수 있으므로, 광섬유를 사용할 경우 사용자가 편리하게 사용할 수 있는 충분한 길이를 가지면서도 협소한 치료공간 및 치료부위에 대해 마이크로 스케일 수준의 광을 광 손실 없이 원하는 각도로 조사할 수 있는 광출력부(32)를 구성할 수 있게 된다.
한편, 실시예의 광출력부에 적용 가능한 상기 광섬유로서, 광이 출력되는 끝 부분에 광학 렌즈를 일체로 형성한 렌즈 집적형 광섬유(lensed fiber)를 광출력부에 사용할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에서 광출력부에 적용될 수 있는 광섬유의 예로서 광이 투과되는 광학 렌즈(35)가 끝 부분에 일체로 형성된 렌즈 집적형 광섬유(33)를 나타내는 사진이다.
사진에 나타낸 렌즈 집적형 광섬유를 사용하여 광출력부를 구성할 경우 렌즈에 따라 다양하게 빔이 변형된 광을 출력하는 것이 가능하다.
상기 광학 렌즈로 PCX 렌즈(plano-convex lens), PCV 렌즈(plano-concave lens) 등과 같이 광을 모아주면서 포커싱(focusing) 또는 디포커싱(defocusing) 시킬 수 있는 렌즈들이 적용 가능하다.
또는 상기 광섬유에 집적되는 렌즈로 광 모듈레이션 렌즈를 적용하여 원형의 광 외에 라인 형태의 광을 출력하도록 할 수 있다.
즉, 광출력부(32)를 구성함에 있어서, 원형의 광을 라인 형태의 광으로 변형시켜 줄 수 있는 광 모듈레이션 렌즈를 광이 출력되는 끝 부분에 일체로 형성한 광 모듈레이션 렌즈 집적형 광섬유를 사용할 수 있는 것이다.
상기와 같은 광 모듈레이션 렌즈를 집적한 광섬유(광 모듈레이션 기능의 플렉시블한 광섬유)를 사용할 경우, 광전달부(20)를 통해 전달된 원형의 광을 라인 형태의 광, 즉 직선 형태의 광 또는 C형으로 대표되는 곡선 형태의 광으로 변형시켜 출력할 수 있다.
도 7은 실시예에서 적용 가능한 광 모듈레이션 렌즈의 예를 나타내는 단면도이다.
광섬유 끝 부분에 집적될 수 있는 광 모듈레이션 렌즈의 구체적인 예를 들면, 직선 형태 또는 곡선 형태의 광을 출력할 수 있는 광 모듈레이션 렌즈로서, 원형의 광을 원하는 라인 형태의 광으로 만들어줄 수 있는 렌즈(일명 '라인 렌즈')인 포웰 렌즈(Powell lens)나 어레이 렌즈(array lens), 실린더 렌즈(cylindrical lens)가 적용될 수 있다.
그 외에 원형의 광을 라인 형태의 광으로 변형시킬 수 있는 공지의 광학 렌즈라면 적용 가능하다.
상기 실시예에서 광출력부(32)로부터 출력되는 C형과 같은 곡선 형태의 광은 치아(치아 옆면 등)이나 무릎 등과 같이 굴곡진 치료부위를 치료하는데 유용하다.
아울러, 본 발명의 다른 실시예로, 광이 출력되는 광섬유(33) 끝 부분을 도 8에 나타낸 바와 같이 테이퍼링시켜 그 끝에 뾰족한 팁(36)을 형성하는 것이 가능하며, 광섬유(33) 끝 부분에 직경이 축소된 뾰족한 팁(36)을 형성한 광출력부의 경우 더욱 작은 스폿 사이즈(nm 수준까지 가능함)의 광을 출력하는 것이 가능하다.
이러한 구성의 광출력부는 치과 치료시 신경 치료부위 등과 같은 매우 협소한 부위에 광을 조사하는데 유용하다.
상기와 같이 다양한 기능 부여를 위한 렌즈가 부가된 광섬유를 사용하거나 팁이 형성된 광섬유를 사용할 경우 치료부위의 제약을 줄일 수 있고, 다양한 부위에 대하여 치료효과를 극대화할 수 있는 이점이 있게 된다.
또한 플렉시블한 광섬유를 사용한 광출력부를 구성함에 있어서, 상기 광출력부는 상기한 광섬유에 가늘고 긴 니들(needle)을 씌운 형태로 구성함이 바람직하다.
도 9는 니들 내부에 광섬유를 삽입하여 구성한 광출력부의 종단면도이다.
상기 니들(37)은 도 9에 나타낸 바와 같이 광섬유(33)에 씌워져서 광섬유를 보호하는 일종의 피복재 역할을 하면서 구부림 상태로 형태를 유지시키는 지지체 역할을 하는바, 광섬유를 구부려 각도를 조절할 때 니들 역시 함께 구부려져야 하므로 니들 또한 구부림이 가능한 재질로 제작되어야 한다.
이와 같이 구부림이 가능한 니들로는 현재 의료용으로 사용되고 있는 니들, 특히 치과용으로 사용되고 있는 일회용 덴탈 니들(disposal dental needle)을 예로 들 수 있다.
따라서, 상기한 덴탈 니들과 비교하여 크기나 형상에 있어서 차이를 가질 수 있지만, 덴탈 니들과 같은 재질이나 방법으로 제작된 니들이 실시예에서 사용될 수 있고, 그 밖에 각도 조절이 가능하도록 구부림이 가능한 재질 또는 형태로 제작된 것이라면 적용 가능하다.
또한 상기 니들(37)은 광섬유 끝 부분이 치아 등의 시술 부위에 직접 닿음으로써 발생할 수 있는 광섬유 깨짐을 방지함과 더불어 소독 및 멸균 등의 용이함을 제공하는 역할도 한다.
이에 광섬유에 구부림이 가능한 니들을 씌운 형태로 광출력부를 구성하는 것이 보다 바람직하다.
이와 같이 광섬유(33)를 니들(37) 내부에 삽입하여 구성한 실시예의 광출력부(32)에서는 도 9에 나타낸 바와 같이 광섬유(33)로부터 출력되는 광이 니들(37) 끝 부분의 출구(38)를 통해 조사된다.
도 9에는 니들 내에 렌즈 집적형 광섬유를 삽입한 광출력부가 예시되어 있으나, 렌즈 집적형 외에 위에서 설명한 모든 종류의 광섬유에 니들을 씌워 광출력부를 구성하는 것이 가능하다.
또한 광출력부에서 니들 내부에 삽입된 광섬유가 안정적으로 안착된 상태를 유지할 수 있도록 니들 내 광섬유 위치 고정을 위한 장치나 고정수단, 구조 등이 추가될 수 있다.
그리고, 상기한 광출력부(32)는 필요에 따라 교체가 가능하도록 핸드피스 본체(31)에 탈/부착 가능한 조립 구조를 가지는 것이 바람직하며, 이를 위해 도 10에 나타낸 바와 같이 끝 부분에 커넥터(39)가 구비된 형태로 광출력부(32)가 구성될 수 있다.
즉, 광출력부(32)에서 본체(31)에 조립되는 부분(광전달부를 통해 전달된 광을 수광하는 부분으로 광이 출력되는 쪽의 반대쪽 끝 부분)인 일측 단부에 커넥터(39)를 설치하고, 상기 커넥터(39)를 통해 본체(31)에 광출력부(32)를 조립하거나 탈거하는 것이 가능하도록 하는 것이다.
물론, 광출력부(32)의 커넥터 접속 구조(교체를 위한 탈/부착형 조립 구조)가 적용된 실시예에서 핸드피스 본체(31)에도 상기 광출력부(32)의 커넥터(39)가 결합될 수 있는 상대측 커넥터(미도시)가 설치되어야 있어야 한다.
이에 따라, 상기 커넥터(39)를 통해 광출력부(32)를 본체(31)에 조립할 경우, 전달된 광을 광출력부(32)의 광섬유(33)가 수광할 수 있도록 핸드피스(30) 내에 도입된 광전달부(20)의 광섬유에 직접 접속되거나, 핸드피스 본체(31) 내 광학수단에 커플링될 수 있다.
이와 같이 하여, 일정 길이의 가늘고 긴 광출력부를 가지는 본 발명의 핸드피스 구성, 특히 상기 광출력부가 구부림이 가능한 광섬유로 이루어진 본 발명의 핸드피스 구성에 따르면, 구성이 간단하면서도 경량화가 가능하고, 작은 스폿 사이즈의 광을 출력하는 것이 가능하며, 치료시 광출력부의 구부림을 통해 광 조사 각도를 다양하게 조절할 수 있어 협소한 공간에서 치료부위의 제약 없이 사용하는 것이 가능하다.
또한 본 발명의 핸드피스는 치료 조건에 부합하는 최적의 광 조사가 가능하므로 다양한 부위에 대해서 치료 효과를 극대화할 수 있다는 이점을 가지며, 특히 치아/치주 치료, 근관 치료 등과 같이 종래의 핸드피스로는 치료에 어려움을 겪던 협소한 치료공간 및 치료부위에 대해서도 유용하게 사용될 수 있다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
10 : 광원부 20 : 광전달부
30 : 핸드피스 31 : 본체
32 : 광출력부 33 : 광섬유
34 : 코어 부분 35 : 렌즈
36 : 팁 37 : 니들
38 : 출구 39 : 커넥터

Claims (11)

  1. 광원부에서 출력된 치료용 광을 광전달부를 통해 전달받아 출력 및 신체 부위에 조사하는 의료용 핸드피스에 있어서,
    상기 광전달부가 연결되는 본체와;
    상기 본체에서 가늘고 길게 연장된 형태를 가지면서 구부림이 가능하고 상기 광전달부를 통해 전달된 광을 신체 부위에 조사할 수 있도록 출력하는 광출력부;를 포함하고,
    상기 광출력부는 끝 부분을 통해 광을 출력하는 광섬유로 이루어지며,
    상기 본체 내부에 광전달부를 통해 전달되는 광을 통과시키는 렌즈를 포함한 광학수단이 수납되고, 상기 광섬유는 상기 광학수단을 통과한 광이 입사되는 단부의 코어 부분이 단부 끝으로 갈수록 직경이 확장된 형태의 코어 확산형 광섬유(terminally expanded core fiber), 상기 단부의 끝에 렌즈가 일체로 형성된 렌즈형 광섬유(lensed fiber), 및 광이 입사되는 확산형 코어 부분에 렌즈가 일체로 형성된 코어 확산 렌즈형 광섬유(terminally expanded core lensed fiber) 중 하나인 것을 특징으로 하는 의료용 핸드피스.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 광출력부는 광전달부를 통해 전달되는 광을 수광하는 단부가 커넥터에 의해 상기 본체에 탈/부착 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 의료용 핸드피스.
  4. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 광출력부의 광섬유가 본체 내부로 도입된 광전달부의 광섬유에 광을 전달받을 수 있도록 직접 접속되는 것을 특징으로 하는 의료용 핸드피스.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 광출력부의 광섬유에는 구부림이 가능한 니들이 씌워지는 것을 특징으로 하는 의료용 핸드피스.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 광섬유는 끝 부분에 뾰족한 팁을 형성하여 상기 팁을 통해 광이 출력되도록 한 것을 특징으로 하는 의료용 핸드피스.
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 광섬유는 광이 출력되는 끝 부분에 렌즈를 일체로 형성한 렌즈 집적형 광섬유(lensed fiber)인 것을 특징으로 하는 의료용 핸드피스.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 렌즈는 출력되는 광을 포커싱(focusing) 또는 디포커싱(defocusing) 시켜주는 렌즈인 것을 특징으로 하는 의료용 핸드피스.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 렌즈는 광전달부를 통해 전달되는 원형의 광을 직선 또는 곡선 형태의 광으로 변형시키는 광 모듈레이션 렌즈인 것을 특징으로 하는 의료용 핸드피스.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 광 모듈레이션 렌즈는 포웰 렌즈(Powell lens), 어레이 렌즈(array lens), 및 실린더 렌즈(cylindrical lens) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 의료용 핸드피스.
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