KR101690230B1 - 의료용 레이저 조사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 의료용 레이저 조사장치는 육면체 형상으로 형성되며 내부에 구성들을 수용하기 위한 하우징부재와, 상기 하우징부재 내부에 배치되며 중공형으로 형성되는 광반사부재와, 상기 광반사부재 내부에 배치되는 램프부재와, 상기 램프부재 하부에 배치되는 레이저빔발생부재와, 상기 레이저빔발생부재의 후방에 배치되는 전반사거울부재와, 상기 하우징부재에 설치되는 냉각수유입부재와, 상기 하우징부재에 설치되는 냉각수유출부재와, 상기 레이저빔발생부재의 전방에 배치되는 반반사거울부재와, 상기 반반사거울부재 상부에 배치되는 가이드빔발생부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

의료용 레이저 조사장치{LASER IRRADIATION DEVICE FOR MEDICAL TREATMENT}

본 발명은 레이저 조사장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 단순한 구성에 의해 다양한 파장대의 레이저광이 선택적으로 출력될 수 있도록 구성되며, 냉각 효율을 향상시키면서도 레이저광을 조사할 부분을 가리키는 가이드빔의 시인성을 향상시키도록 구성되는 의료용 레이저 조사 장치에 관한 것이다.

레이저 조사 장치는 다양한 분야에서 광범위하게 사용되고 있으며, 특히 의료용으로 많이 사용되고 있는 엔디야그(Nd:YAG) 레이저 조사장치는 1~3%의 네오디뮴 이온을 처리한 이트륨 알루미늄 가닛(yttrium aluminum garnet) 결정을 고압 섬광방전관으로 활성화시켜 1064nm의 근적외선 영역에 속하는 파장의 레이저광을 조사한다.

이러한 1064nm 파장의 롱 펄스 엔디야그 레이저(Long pulsed Nd:YAG laser)는 비교적 긴 조사 시간을 갖고 적은 에너지를 가지므로 영구 제모, 안면 혈관 확장증, 정맥 혈관 확장증 등 혈관 치료에 이용되고, 비 침습적 안면 피부 재생술에도 폭 넓게 이용되고 있다.

한편, 엔디야그 레이저 조사장치는 레이저 반사경 일부를 가려 펄스의 분포 역전 에너지를 컨트롤할 수 있도록 구성되는 공지의 큐스위칭(Q-Switching)장치를 이용하여 1064nm의 롱 펄스 파장대역을 큐스위치(Q-switched) 레이저, 즉 1064nm의 펄스를 극히 짧은 펄스 폭과 높은 출력 에너지를 갖는 숏 펄스대역으로 변환 시킬 수 있다.

이렇게 짧은 펄스 폭과 높은 출력 에너지를 갖는 숏 펄스로 변환된 1064nm 파장의 큐스위치 엔디야그 레이저(Q-switched Nd:YAG laser)는 진피 깊숙이 위치하는 병변을 치료하는 레이저로서 오타 모반, 눈썹 문신, 아이라인 문신 등에 많이 이용되고 있다.

한편, 큐스위치 엔디야그 (Q-switched Nd:YAG) 레이저에서 출력된 1064 nm의 파장을 Potassium Titanium Oxide Phosphate (KTiOPO4 ,KTP)라는 비선형 결정에 입사시키면 532nm 의 파장을 갖는 광(532nm 파장의 큐-스위치 엔디야그 레이저)이 발생되는데 이를 KTP레이저 혹은 frequency doubled Q-switched Nd:YAG 레이저라 한다.

532nm의 파장은 헤모글로빈(oxyhemoglobin)의 산소 최고 흡수파장(542 nm)에 근접하여 있기 때문에 혈관 병변 치료에 효과적이다.

그리고, 롱 펄스 532nm 엔디야그 레이저는 헤모글로빈과 멜라닌 흡수율이 높은 532nm 파장을 이용한 레이저 조사 장치로 모세혈관 확장증, 안면홍조, 실핏줄 등의 혈관치료와 기미, 잡티,주근깨 등의 표피성 색소치료에 효과적이며 다양한 피부 질환과 전반적인 피부개선에 효과적이어서 또한 많이 사용되는 레이저이다.

의료업계에서는 다양한 증상의 치료를 위해 위에서 언급한 종류의 레이저광 이외에도 다양한 파장과 펄스폭을 갖는 레이저광을 출력하는 레이저 조사 장치를 종류별로 보유해야 하는 실정이며, 현재 시중에서는 콰트로빔 레이저라는 엔디야그 532nm, 1,064nm, 루비레이저 696nm, 복합모드 등 총 4가지의 모드를 동시에 이용할 수 있는 레이저가 판매되고 있으나, 파장 또는 펄스폭이 다른 레이저광 등의 다양한 레이저광의 출력이 가능한 레이저 조사 장치를 제작하고자 한다면, 장치의 구조가 복잡해지고 소형화 하는데 한계가 있으며, 제조비용이 증가하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 하나의 레이저 조사 장치로 다양한 레이저광 출력이 가능한 의료용 레이저 조사 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 다양한 레이저광 출력이 가능하면서도 효율적인 구조에 의해 부피를 최소화시킨 의료용 레이저 조사장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 레이저 조사 장치에서 발생되는 열을 효율적으로 발산 및 냉각함으로써, 레이저 조사 장치를 장시간 사용할 수 있는 의료용 레이저 조사 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 레이저광을 조사할 부분을 가리키는 가이드빔의 시인성을 향상시키도록 구성되는 의료용 레이저 조사 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 의료용 레이저 조사장치는 육면체 형상으로 형성되며 내부에 구성들을 수용하기 위한 하우징부재와, 상기 하우징부재 내부에 배치되며 중공형으로 형성되는 광반사부재와, 상기 광반사부재 내부에 배치되는 램프부재와, 상기 램프부재 하부에 배치되는 레이저빔발생부재와, 상기 레이저빔발생부재의 후방에 배치되는 전반사거울부재와, 상기 하우징부재에 설치되는 냉각수유입부재와, 상기 하우징부재에 설치되는 냉각수유출부재와, 상기 레이저빔발생부재의 전방에 배치되는 반반사거울부재와, 상기 반반사거울부재 상부에 배치되는 가이드빔발생부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 광반사부재는 세라믹재질로 형성되며, 내부 표면에는 반사코팅층이 형성된다.

여기서, 상기 레이저빔발생부재와 전반사거울부재 사이에 제 1 파장변환부재가 설치될 수 있다.

또한, 상기 반반사거울부재는 상기 레이저빔발생부재의 전방에서 비스듬히 설치될 수 있다.

한편, 상기 램프부재는 원형단면의 봉 형상으로 형성되어 상기 하우징부재를 가로질러 설치될 수 있다.

여기서, 상기 냉각수유입부재로 유입된 냉각수는 상기 광반사부재 내부를 유동하여, 상기 냉각수유출부재로 유출되며, 상기 하우징부재는 방수 처리된다.

또한, 상기 레이저빔발생부재의 전방에는 제 2 파장변환부재를 배치하기 위한 설치하우징이 설치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 하우징부재의 전방과 후방에는 전방하우징부재와 후방하우징부재가 설치되고, 상기 하우징부재와 전방하우징부재 사이 및 상기 하우징부재와 후방하우징부재 사이에는 실링부재가 설치된다.

여기서, 상기 레이저빔발생부재의 전방 표면에는 반반사코팅층이 형성될 수 있다.

본 발명에 의해, 하나의 레이저 조사 장치로 다양한 레이저광 출력이 가능해진다.

또한, 다양한 레이저광 출력이 가능하면서도 효율적인 구조에 의해 부피를 최소화시킬 수 있다.

또한, 레이저 조사 장치에서 발생되는 열을 효율적으로 발산 및 냉각함으로써, 레이저 조사 장치를 장시간 사용할 수 있다.

또한, 레이저광을 조사할 부분을 가리키는 가이드빔의 시인성을 향상시킬 수 있다.

첨부의 하기 도면들은, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 이해시키기 위한 것이므로, 본 발명은 하기 도면에 도시된 사항에 한정 해석되어서는 아니 된다.
도 1 은 본 발명에 따른 의료용 레이저 조사장치의 사시도이며,
도 2 는 상기 레이저 조사장치의 분해사시도이며,
도 3 은 상기 레이저 조사장치의 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하기로 한다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어는 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니되며, 발명자는 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절히 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 존재할 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1 은 본 발명에 따른 의료용 레이저 조사장치의 사시도이며, 도 2 는 상기 레이저 조사장치의 분해사시도이며, 도 3 은 상기 레이저 조사장치의 단면도이다.

본 발명에 따른 의료용 레이저 조사장치는 육면체 형상으로 형성되며 내부에 구성들을 수용하기 위한 하우징부재(10)와, 상기 하우징부재(10) 내부에 배치되며 중공형으로 형성되는 광반사부재(20)와, 상기 광반사부재(20) 내부에 배치되는 램프부재(30)와, 상기 램프부재(30) 하부에 배치되는 레이저빔발생부재(40)와, 상기 레이저빔발생부재(40)의 후방에 배치되는 전반사거울부재(50)와, 상기 하우징부재(10)에 설치되는 냉각수유입부재(60)와, 상기 하우징부재에 설치되는 냉각수유출부재(65)와, 상기 레이저빔발생부재(40)의 전방에 배치되는 반반사거울부재(70)와, 상기 반반사거울부재(70) 상부에 배치되는 가이드빔발생부재(80)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 하우징부재(10)는 알루미늄 합금과 같은 금속재로 구성되며, 전체적으로 육면체 형상으로 형성된다.

상기 하우징부재(10)의 전방과 후방에는 각각 전방하우징부재(12, 17)와 후방하우징부재(14, 19)가 설치되고, 상기 하우징부재(10)와 전방하우징부재(12, 17) 및 후방하우징부재(14, 19) 사이에는 실링부재(13, 15)가 각각 배치되어, 상기 하우징부재(10) 내부는 방수 처리된다.

상기 하우징부재(10) 내부에는 광반사부재(20)가 배치되며, 상기 광반사부재(20)는 원형 또는 타원형 단면의 중공 타입 관의 형상으로 형성된다.

상기 광반사부재(20)는 세라믹 재질로 형성되되, 상기 광반사부재(20)의 내면은 광을 반사시킬 수 있는 전반사코팅층이 형성된다.

그리하여, 상기 전반사코팅층에 의해 상기 램프부재(30)로부터 발생되는 광을 상기 레이저빔발생부재(40) 쪽으로 반사시킨다.

상기 광반사부재(20) 내부에는 램프부재(30)와 레이저빔발생부재(40)가 배치된다.

상기 램프부재(30)는 도 2 에 도시되는 바와 같이, 원형 단면의 봉 형상으로 형성되어, 상기 하우징부재 및 광반사부재(20)의 길이 방향을 가로질러 배치되며, 상기 램프부재(30)의 양단에는 전원을 인가하기 위한 전원선(미도시)이 연결된다.

상기 레이저빔재발생부재(40)는 야그(Y2Al5O12) 결정에 네오디뮴 이온을 도핑한 매질봉으로서, 1064nm 파장의 엔디야그(Nd:YAG) 레이저광을 발생시킬 수 있도록 구성된다.

상기 레이저빔발생부재(40)는 상기 램프부재(30)의 하부에 위치하여 상기 램프부재(30)로부터 조사되는 여기 광을 흡수하여 레이저광으로 변환하기 위한 매질의 역할을 하는 것으로, 상기 전반사거울부재(50)와 상기 레이저빔발생부재(40)의 전방 표면에 형성되는 반반사코팅층(42) 사이에서 광이 증폭 및 공진되어 1064nm 파장의 엔디야그 레이저를 발생시킨다.
상기 레이저빔발생부재(40) 역시 원형 단면의 봉 형상으로 형성되어, 상기 램프부재(30) 하부에서 상기 하우징부재(10) 내부를 가로질러 설치된다.

상기 반반사코팅층(42)은 대략 70%의 광을 투과시키고 30%의 광을 상기 레이저빔발생부재(40) 내부로 반사시킨다.

상기와 같이 레이저빔발생부재(40)의 전방 표면에 반반사코팅층(42)을 형성함으로써, 상기 레이저빔발생부재(40)로부터의 광을 일부 투과시키면서 다시 상기 레이저빔발생부재(40) 내부로 반사시키기 위한 반반사거울 장착을 위한 별도의 공간을 필요로 하지 않으므로, 레이저 조사장치 전체의 부피를 줄일 수 있다.

상기 레이저빔발생부재(40) 후방에는 전반사거울부재(50)가 배치된다.

상기 전반사거울부재(50)는 전반사거울하우징(52) 내에 수용되며, 상기 전반사거울하우징(52)은 후방베이스부재(94)에 설치된다.

상기 전반사거울부재(50)는 크리스탈 소재로 이루어지며, 그 표면에는 전반사코팅층이 형성되어 상기 레이저빔발생부재(40)로부터의 광을 다시 상기 레이저빔발생부재(40) 쪽으로 반사시키는 역할을 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 레이저 조사장치에서 상기 레이저빔발생부재(40)를 통하여 1064nm 파장의 레이저광이 상기 전반사거울부재(50) 쪽으로 조사되면, 전반사거울부재(50)와 상기 반반사코팅층(42) 사이에서 증폭 및 공진 과정을 거쳐 레이저광이 상기 반반사코팅층(42)을 통해 출력된다.

즉, 레이저광은 도 1, 2에서 왼쪽방향으로 출력 되며, 레이저광의 증폭 및 공진 메커니즘은 공지의 엔디야그 레이저 장치의 기술을 이용할 수 있다.

한편, 상기 하우징부재(10)에는 냉각수의 유입을 위한 냉각수유입부재(60)와 유출을 위한 냉각수유출부재(65)가 설치된다.

그리하여, 상기 냉각수유입부재(60)를 통해 유입된 냉각수가 상기 하우징부재(10) 및 광반사부재(20) 내부를 유동하여 상기 냉각수유출부재(65)를 통해 유출된다.

상기와 같이 하우징부재(10) 및 광반사부재(20) 내부로 냉각수가 유동됨으로써, 상기 레이저빔발생부재(40)와 램프부재(30)로부터 발생하는 열을 효율적으로 제거 가능함으로써, 레이저 조사장치의 장시간 사용이 가능해진다.

또한, 상기 레이저빔발생부재(40)의 전방에는 반반사거울부재(70)가 배치되며, 상기 반반사거울부재(70)의 상부에는 가이드빔발생부재(80)가 설치된다.

상기 가이드빔발생부재(80)로부터는 레이저 광을 조사하고자 하는 영역을 포인팅하는 가이드빔이 발생되며, 본 발명에 따른 레이저 조사장치를 이용하여 사람의 피부 표면에 레이저 광을 조사할 경우 상기 가이드빔을 조사하여 목표 지점을 표시한 상태에서 레이저 광을 조사하도록 함으로써, 정확한 지점에 레이저 광을 조사할 수 있도록 구성된다.

상기 가이드빔은 650 nm 파장의 광이 이용되며, 상기 가이드빔발생부재(80)로부터 조사되는 650 nm 파장의 광은 상기 반반사거울부재(70)에 의해 반사되어 본 발명에 따른 레이저 조사장치의 전방으로 조사된다.

기존 레이저 조사장치들에서는 상기 가이드빔발생부재가 레이저 조사장치의 후방에 설치된 상태에서, 가이드빔발생부재 보다 전방에 배치되는 전반사거울 및 반반사거울들을 통과하여 조사장치의 전방으로 조사되도록 구성되었다.

그러므로, 상기 가이드빔발생부재로부터 조사되는 가이드빔이 상기 거울들을 통과하는 과정에서 약화되어 레이저 광을 조사하고자 하는 지점을 나타내는 시인성이 저하되는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명에서와 같이 상기 가이드빔발생부재(80)를 레이저 조사장치의 전방 부분에 배치하고, 상기 반반사거울부재(70)를 통해 반사되어 레이저 조사장치의 전방으로 조사되도록 함으로써, 상기 가이드빔발생부재(80)로부터 조사되는 가이드빔이 약화되는 것을 방지하여 시인성을 향상시킬 수 있다.

한편, 상기 레이저빔발생부재(40)와 전반사거울부재(50) 사이에는 제 1 파장변환부재(90)가 설치될 수 있다.

상기 제 1 파장변환부재(90)는 큐스위칭(Q Switching)부재로 이루어지며, 상기 제 1 파장변환부재(90)에 의해 상기 레이저빔발생부재(40)로부터 조사된 레이저 광의 파장이 변환하게 된다.

상기 큐 스위칭(Q switching)이란, 레이저 광 펄스 출력 빔을 만드는 기법의 하나이며 레이저 공진기의 Q값이 떨어진 상태에서 여기(勵起)하여 레이저 매질에 충분한 에너지를 축적한 후 갑자기 Q값을 올리면 발진이 시작되어 축적되었던 에너지는 빠르고 예리한 광 펄스로 방출된다.

이러한 큐 스위칭 방법은 높은 피크 출력과 폭이 좁은 광 펄스를 얻는 데 이용된다. 큐스위칭부재 자체는 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.

상기 큐스위칭부재는 상기 레이저빔발생부재(40)로부터 방사되는 1064nm 엔디야그 레이저광을 큐스위칭하여 1064nm 파장의 큐스위치(Q-Switched) 엔디야그 레이저광이 출력되고, 만약 상기 큐스위칭부재를 통과하지 않을 경우에는 롱 펄스의 1064nm 엔디야그 레이저광이 출력된다.

즉, 레이저빔발생부재(40)를 통하여 1064nm 파장의 레이저광이 전반사거울부재(50) 쪽으로 조사될 때, 레이저 광 이동 경로 상에 배치된 상기 제 1 파장변환부재(90)에 의해 짧은 펄스 폭과 높은 에너지를 갖는 1064nm의 숏 펄스 광으로 변환된다.

상기 제 1 파장변환부재(90)는 고정홀더(92)에 내장 설치되어 후방베이스부재(94)에 착탈 가능하게 장착된다.

한편, 상기 레이저빔발생부재(40)의 전방에는 제 2 파장변환부재를 내장 배치하기 위한 설치하우징(110)이 착탈 가능하게 설치된다.

상기 설치하우징(110) 내에 설치되는 상기 제 2 파장변환부재는 상기 레이저빔발생부재(40)의 레이저광 출력측에서 레이저 광 이동 경로 상에 위치하여, 상기 레이저빔발생부재(40)로부터 방사되는 1064nm 레이저광의 파장을 변환시켜 532nm 또는 585 nm 또는 755 nm 파장의 레이저광으로 변환 출력하기 위한 구성이다.

만약, 상기 제 1 파장변환부재(90)와 532 nm 파장으로 변환하기 위한 제 2 파장변환부재가 모두 설치되는 경우에는, 짧은 펄스의 532nm 큐스위치 엔디야그 레이저광이 출력되게 된다.

또는, 상기 제 1 파장변환부재(90)와 585 nm 파장으로 변환하기 위한 제 2 파장변환부재가 모두 설치되는 경우에는, 짧은 펄스의 585 nm 큐스위치 엔디야그 레이저광이 출력되게 된다.

상기 제 2 파장변환부재가 설치되는 설치하우징(110)은 전방고정홀더(112) 상에 설치된다.

이상, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 기술적 사상은 이러한 것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 본 발명의 기술적 사상과 하기 될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 실시가 가능할 것이다.

10: 하우징부재
20: 광반사부재
30: 램프부재
40: 레이저빔발생부재
50: 전반사거울부재
60: 냉각수유입부재
65: 냉각수유출부재
70: 반반사거울부재
80: 가이드빔발생부재
90: 제 1 파장변환부재
92: 고정홀더
110: 설치하우징
112: 전방고정홀더

Claims (9)

1. 육면체 형상으로 형성되며 내부에 구성들을 수용하기 위한 하우징부재와;
   상기 하우징부재 내부에 배치되며 중공형으로 형성되는 광반사부재와;
   상기 광반사부재 내부에 배치되는 램프부재와;
   상기 램프부재 하부에 배치되는 레이저빔발생부재와;
   상기 레이저빔발생부재의 후방에 배치되는 전반사거울부재와;
   상기 하우징부재에 설치되는 냉각수유입부재와;
   상기 하우징부재에 설치되는 냉각수유출부재와;
   상기 레이저빔발생부재의 전방에 배치되는 반반사거울부재와;
   상기 반반사거울부재 상부에 배치되는 가이드빔발생부재를 포함하며,
   상기 램프부재는 원형단면의 봉 형상으로 형성되어 상기 하우징부재를 가로질러 설치되고,
   상기 레이저빔발생부재는 원형 단면의 봉 형상으로 형성되어, 상기 램프부재 하부에서 상기 하우징부재 내부를 가로질러 설치되며,
   상기 하우징부재의 전방과 후방에는 전방하우징부재와 후방하우징부재가 설치되고,
   상기 하우징부재와 전방하우징부재 사이 및 상기 하우징부재와 후방하우징부재 사이에는 실링부재가 설치되며,
   상기 레이저빔발생부재의 전방 표면에는 반반사코팅층이 형성되고,
   상기 반반사거울부재는 상기 레이저빔발생부재의 전방에서 비스듬히 설치되며,
   상기 레이저빔발생부재와 전반사거울부재 사이에서 제 1 파장변환부재가 고정홀더에 내장된 상태로 착탈가능하게 설치되고,
   상기 레이저빔발생부재의 전방에서 제 2 파장변환부재가 설치하우징에 내장된 상태로 착탈가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 의료용 레이저 조사장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 광반사부재는 세라믹재질로 형성되며, 내부 표면에는 반사코팅층이 형성되는 것을 특징으로 하는 의료용 레이저 조사장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 냉각수유입부재로 유입된 냉각수는 상기 광반사부재 내부를 유동하여, 상기 냉각수유출부재로 유출되며, 상기 하우징부재는 방수 처리되는 것을 특징으로 하는 의료용 레이저 조사장치.
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