KR101808616B1 - 레이저광 출력 향상을 위한 구조를 갖는 탄산가스 레이저장치 - Google Patents

레이저광 출력 향상을 위한 구조를 갖는 탄산가스 레이저장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 의료 또는 미용 목적으로 사용되는 60W 이상의 고출력 레이저광을 발생시키기 위한 탄산가스 레이저장치에 관한 것이다.
본 발명은 다음과 같은 효과를 발휘한다.
즉, 의료용으로 사용되는 고출력 탄산가스 레이저에서 레이저튜브 길이와 무관하게 암(arm)의 높이를 설계할 수 있게 되므로, 시술하고자 하는 암의 높이가 낮아져 안정적인 시술이 가능케 하면서도 레이저광의 손실을 줄일 수 있게 된다.
또한 별도의 레이저튜브 하우징을 구비함으로써 레이저장치 구조 설계의 한계점을 극복하여 보다 다양하게 활용할 수 있는 장점이 있다.

Description

레이저광 출력 향상을 위한 구조를 갖는 탄산가스 레이저장치 {omitted}
본 발명은 의료 또는 미용 목적으로 사용되는 60W 이상의 고출력 레이저광을 발생시키기 위한 탄산가스 레이저장치에 관한 것이다.
탄산가스 레이저는 탄산가스(CO2)의 진동 준위 간의 천이를 사용한 기체 레이저이다. 적외선 영역에 다수의 발진선을 갖지만 파장 10.6㎛ 선이 최대의 출력을 내며, 연속 발진으로 수십 W, 그리고 Q 스위칭에 의해 피크 출력 10㎾ 정도인 것을 비교적 간단히 얻을 수 있다. 또한, 전기 에너지에서 빛 에너지로의 변환 효율도 높다.
이러한 CO2 레이저는 고효율 대 출력 레이저로서 많은 분야에서 응용되고 있는데, 출력이 높아질수록 레이저광을 발생시키는 레이저튜브의 길이(용적) 또한 그만큼 길어지게 된다. 예를 들면 100W의 레이저광을 발생시키기 위한 레이저튜브의 길이는 1450mm에 이른다.
공개특허 제20-2000-0020456호 (2000.12.05.) 등록특허 제10-1576870호 (2015.12.07.)
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 다음과 같다.
즉, 의료용으로 사용되는 고출력 탄산가스 레이저에서 레이저튜브 길이와 무관하게 암(arm)의 높이를 설계할 수 있는 탄산가스 레이저장치의 구조를 제시하고자 한다.
본 발명은 위와 같은 과제를 해결하기 위하여,
탄산가스 레이저장치에 있어서, 60와트 이상의 고출력 레이저광을 발생시키는 레이저발생부(100); 레이저발생부(100)에서 발생된 레이저광을 조작부(400)로 방출시키는 레이저방출부(200); 레이저발생부(100)의 동작을 제어하고 모니터링하는 제어부(300); 레이저장치 본체(1)의 상부에 결합된 암(420)과 핸드피스(410)로 구성되어 레이저방출부(200)를 통해 방출되는 레이저광을 특정 위치에 조사하기 위해 사용자가 조작하는 조작부(400);를 포함하고, 상기 레이저발생부(100)는 탄산가스를 매질로 하여 레이저를 발생시키도록 밀폐된 유리관으로 구성된 레이저튜브(120)를 포함하되, 상기 레이저튜브(120)는 레이저광이 출력되는 레이저광출력부(121)가 아래로 향하도록 설치되고, 레이저튜브(120)의 전체길이는 레이저장치의 전체높이보다 길게 형성되며, 레이저튜브(120)가 레이저장치보다 위로 솟은 부분을 수용하는 튜브하우징(130)을 더 포함하고, 상기 튜브하우징(130)에는 핸드피스를 포함하는 각종 용품을 거치할 수 있는 걸이부(131)가 형성되고, 상기 레이저방출부(200)는 레이저튜브(120)의 수직 하방에 위치하며 반사면이 수직축과 45도를 이루는 제1반사미러(210), 제1반사미러(210)와 동일한 수평선상에 위치하며 반사면이 수직축과 45도를 이루는 제2반사미러(220), 제2반사미러(220)의 상부에 위치하며 가시광선인 가이드빔을 수평방향으로 발생시키는 가이드빔발생부(230), 제2반사미러(220)와 가이드빔발생부(230)의 상부에 위치하며 수직 상방으로 진행하는 레이저광을 투과시키고 수평으로 진행하는 가이드빔을 수직상방으로 반사시킴으로써 레이저광과 가이드빔을 결합시켜 수직 상방으로 보내는 결합렌즈(240), 결합렌즈(240)의 수직 상방에 위치하며 암(420)이 결합되는 암결합부(250)를 포함하고, 상기 제1반사미러(210)와 제2반사미러(220)는 반사면이 마주하여 형성되고, 방출되는 레이저광의 각도를 조절하기 위한 x방향, y방향, z방향의 조절자(미도시)가 각각 구비되어, 레이저튜브(120)의 레이저광출력부(121)에서 수직 하방으로 조사되는 레이저광은 'ㄷ'자 형태의 경로를 거쳐 암결합부(250)로 방출되는 것을 특징으로 하는 탄산가스 레이저장치를 제시한다.
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본 발명은 다음과 같은 효과를 발휘한다.
즉, 의료용으로 사용되는 고출력 탄산가스 레이저에서 레이저튜브 길이와 무관하게 암(arm)의 높이를 설계할 수 있게 되므로, 시술하고자 하는 암의 높이가 낮아져 안정적인 시술이 가능케 하면서도 레이저광의 손실을 줄일 수 있게 된다.
또한, 별도의 레이저튜브 하우징을 구비함으로써 레이저장치 구조 설계의 한계점을 극복하여 보다 다양하게 활용할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 레이저장치 내부 구조를 간략히 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 레이저장치에서 시술 전(a)과 시술 중(b)의 핸드피스의 위치와 그에 따른 암의 상태를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 레이저장치 전체 구성을 나타낸 블록도.
이하 첨부된 도면을 바탕으로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다. 다만, 본 발명의 권리범위는 특허청구범위 기재에 의하여 파악되어야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 모호하게 하는 공지기술의 설명은 생략한다.
본 발명의 탄산가스 레이저장치는 도 3과 같이 레이저발생부(100), 레이저방출부(200), 제어부(300), 조작부(400)로 구성된다.
제어부(300)와 조작부(400)는 탄산가스 레이저장치의 일반적인 구성이므로 먼저 간략히 설명하면 다음과 같다.
제어부(300)는 레이저발생부(100)의 동작을 제어하고 모니터링하는 부분이며, 레이저광의 출력을 제어하는 컨트롤러(310)와 레이저광의 출력 상태를 모니터링하기 위한 디스플레이(320)로 구성될 수 있다.
조작부(400)는 암(420)과 핸드피스(410)로 구성되어 레이저방출부(200)를 통해 방출되는 레이저광을 특정 위치에 조사하기 위해 사용자가 조작하는 부분이다. 이는 레이저장치 본체(1)의 상부에 결합된다.
이하 본 발명의 특징적인 구성인 레이저발생부(100)와 레이저방출부(200)를 설명한다.
레이저발생부(100)는 60와트 이상의 고출력 레이저광을 발생시키는 부분으로서, 전원공급부(110), 레이저튜브(120), 튜브하우징(130)으로 구성된다.
레이저튜브(120)는 탄산(CO2) 가스를 매질로 하여 레이저를 발생시키도록 밀폐된 유리관으로 구성된 것으로서, 긴 관의 일측단부에 레이저광이 출력되는 레이저광출력부(121)가 형성된다. 레이저튜브(120)의 길이는 레이저광의 출력 크기에 따라 달라지게 된다. 통상 100W급의 레이저튜브(120)는 길이가 1450mm에 이르며, 출력이 더 높아질 수록 더 길어진다.
전원공급부(110)는 레이저튜브(120)에 전원을 공급하는 역할을 한다.
튜브하우징(130)은 레이저튜브(120)의 전체길이는 레이저장치의 전체높이보다 길게 형성될 때 레이저튜브(120)가 레이저장치보다 위로 솟은 부분을 수용하는 부분이다. 고출력 레이저광을 발생시키는 레이저튜브(120)를 수용하기에는 레이저장치 자체 높이만으로는 부족하고 그 위로 돌출될 수밖에 없는데 이를 별도의 튜브하우징(130)으로 감싸는 것이다. 이때, 수용되는 레이저튜브(120)는 레이저광출력부(121)가 아래로 향하도록 설치된다.
한편, 상기 튜브하우징(130)에는 걸이부(131)가 추가로 형성될 수 있다. 이는 암결합부(250)와 튜브하우징(130)이 별도로 구성됨에 따라 가능한 것으로서, 튜브하우징(130)에 도 2와 같은 걸이부(131)를 구성하게 되면 시술 후 핸드피스를 거치하거나, 고글 등 시술시 사용되는 각종 용품을 거치할 수 있어 활용도가 매우 높아진다.
레이저방출부(200)는 레이저발생부(100)에서 발생된 레이저광을 레이저장치의 상부에 결합된 조작부(400)로 방출시키는 역할을 하며, 제1반사미러(210), 제2반사미러(220), 가이드빔발생부(230), 결합렌즈(240), 암결합부(250)로 구성된다. 즉, 레이저방출부(200)는 레이저광출력부(121)로부터 출력되는 레이저광을 회절시켜 레이저장치 본체(1)의 상부로 방출되도록 하는 것이다.
제1반사미러(210)는 레이저튜브(120)의 수직 하방에 위치하며 반사면이 수직축과 45도를 이루는 거울(mirror)로서, 레이저튜브(120)의 레이저광출력부(121)에서 수직 하방으로 조사되는 레이저광을 수평방향으로 반사시키는 역할을 한다.
제2반사미러(220)는 제1반사미러(210)와 동일한 수평선상에 위치하며 반사면이 수직축과 45도를 이루는 거울로서, 제1반사미러(210)에 의해 반사되어 수평방향으로 진행하는 레이저광을 수직 상방으로 반사시키는 역할을 한다.
따라서 제1반사미러(210)와 제2반사미러(220)는 도 1과 같이 반사면이 마주하여 형성되어야 한다.
이로써 레이저튜브(120)의 레이저광출력부(121)에서 수직 하방으로 조사되는 레이저광은 'ㄷ'자 형태의 경로를 거쳐 암결합부(250)로 방출되는 것이다.
제1,2반사미러(210,220)에는 각각 x방향, y방향, z방향의 조절자(미도시)가 구비되어 반사면의 각도를 미세하기 조정함으로써 레이저광이 암결합부(250)로 방출되는 것을 유도할 수 있다. 이는 방출되는 레이저광의 각도를 조절하기 위해 레이저튜브(120) 자체를 정렬(align)하는 것 보다 훨씬 용이한 방법을 제시한다.
가이드빔발생부(230)는 제2반사미러(220)의 상부에 위치하며 가시광선인 가이드빔을 수평방향으로 발생시키는데, 이는 레이저 시술시 레이저광이 조사되는 위치를 육안으로 식별할 수 있게 한다.
결합렌즈(240)는 제2반사미러(220)와 가이드빔발생부(230)의 상부에 위치하며 수직 상방으로 진행하는 레이저광을 투과시키고 수평으로 진행하는 가이드빔을 수직상방으로 반사시킴으로써 레이저광과 가이드빔을 결합시켜 수직 상방으로 보내는 역할을 한다.
암결합부(250)는 결합렌즈(240)의 수직 상방에 위치하며 암(420)이 결합되는 부분으로서, 결합렌즈(240)를 통과한 레이저광 및 가이드빔이 암결합부(250)를 거쳐 암(420)으로 입사된 후 암(420)의 내부를 거쳐 핸드피스(410)까지 도달하는 것이다. 이를 위해서는 암결합부(250), 결합렌즈(240) 및 제2반사미러(220)가 모두 수직의 일직선상에 위치해야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 레이저장치에서 시술 전(a)과 시술 중(b)의 핸드피스(410)의 위치와 그에 따른 암(420)의 상태를 도시한 것이다.
시술자의 손이 닿는 상한선을 A1이라 하고 시술 위치를 A2라고 할 때, 도 2(a)와 같이 시술 전 암(420)이 접혀 핸드피스(410)가 상부에 위치할 때에도 A1보다 아래 핸드피스(410)를 위치시켜 시술지가 앉은 상태에서 손만 뻗더라도 핸드피스(410)를 잡을 수 있게 되며, 도 2(b)와 같이 시술 중에도 암(420)을 많이 기울이지 않아도 되어 암(420)을 지속적으로 당겨 시술할 때 발생하는 피로도를 최소화함과 동시에, 암결합부(250)에서부터 암(420)을 거쳐오는 레이저광의 회절도 줄일 수 있어 손실 또한 줄일 수 있는 장점이 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.
100 : 레이저발생부
110 : 전원공급부
120 : 레이저튜브
121 : 레이저광출력부
130 : 튜브하우징
131 : 걸이부
200 : 레이저방출부
210 : 제1반사미러
220 : 제2반사미러
230 : 가이드빔발생부
240 : 결합렌즈
250 : 암결합부
300 : 제어부
310 : 컨트롤러
320 : 디스플레이
400 : 조작부
410 : 핸드피스
420 : 암

Claims (3)

  1. 탄산가스 레이저장치에 있어서,
    60와트 이상의 고출력 레이저광을 발생시키는 레이저발생부(100);
    레이저발생부(100)에서 발생된 레이저광을 조작부(400)로 방출시키는 레이저방출부(200);
    레이저발생부(100)의 동작을 제어하고 모니터링하는 제어부(300);
    레이저장치 본체(1)의 상부에 결합된 암(420)과 핸드피스(410)로 구성되어 레이저방출부(200)를 통해 방출되는 레이저광을 특정 위치에 조사하기 위해 사용자가 조작하는 조작부(400);를 포함하고,

    상기 레이저발생부(100)는
    탄산가스를 매질로 하여 레이저를 발생시키도록 밀폐된 유리관으로 구성된 레이저튜브(120)를 포함하되,
    상기 레이저튜브(120)는 레이저광이 출력되는 레이저광출력부(121)가 아래로 향하도록 설치되고,
    레이저튜브(120)의 전체길이는 레이저장치의 전체높이보다 길게 형성되며,
    레이저튜브(120)가 레이저장치보다 위로 솟은 부분을 수용하는 튜브하우징(130)을 더 포함하고,

    상기 튜브하우징(130)에는 핸드피스를 포함하는 각종 용품을 거치할 수 있는 걸이부(131)가 형성되고,

    상기 레이저방출부(200)는
    레이저튜브(120)의 수직 하방에 위치하며 반사면이 수직축과 45도를 이루는 제1반사미러(210),
    제1반사미러(210)와 동일한 수평선상에 위치하며 반사면이 수직축과 45도를 이루는 제2반사미러(220),
    제2반사미러(220)의 상부에 위치하며 가시광선인 가이드빔을 수평방향으로 발생시키는 가이드빔발생부(230),
    제2반사미러(220)와 가이드빔발생부(230)의 상부에 위치하며 수직 상방으로 진행하는 레이저광을 투과시키고 수평으로 진행하는 가이드빔을 수직상방으로 반사시킴으로써 레이저광과 가이드빔을 결합시켜 수직 상방으로 보내는 결합렌즈(240),
    결합렌즈(240)의 수직 상방에 위치하며 암(420)이 결합되는 암결합부(250)를 포함하고,

    상기 제1반사미러(210)와 제2반사미러(220)는
    반사면이 마주하여 형성되고,
    방출되는 레이저광의 각도를 조절하기 위한 x방향, y방향, z방향의 조절자(미도시)가 각각 구비되어,

    레이저튜브(120)의 레이저광출력부(121)에서 수직 하방으로 조사되는 레이저광은 'ㄷ'자 형태의 경로를 거쳐 암결합부(250)로 방출되는 것을 특징으로 하는
    탄산가스 레이저장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20020107510A1 (en) * 2001-02-05 2002-08-08 Andrews Robert R. Laser apparatus useful for myocardial revascularization
JP2004350933A (ja) 2003-05-29 2004-12-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 医療用レーザ装置
JP2016083015A (ja) 2014-10-23 2016-05-19 株式会社吉田製作所 医療装置

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