KR101826500B1 - 의료용 레이저장치의 램프 수명 측정 시스템 - Google Patents

의료용 레이저장치의 램프 수명 측정 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 의료용 레이저장치에서 사용되는 램프의 수명을 측정하기 위한 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 다음과 같은 효과를 발휘한다.
즉, 램프의 구동횟수와 출력광의 에너지 크기를 고려하여 다양한 크기의 레이저광 출력을 발생시키는 레이저램프의 잔존수명을 계산하고 적절한 교체시기를 알릴 수 있는 장점이 있다.

Description

의료용 레이저장치의 램프 수명 측정 시스템 {omitted}
본 발명은 의료용 레이저장치에서 사용되는 램프의 수명을 측정하기 위한 시스템에 관한 것이다.
기존의 레이저장치는 램프의 노후화로 램프의 출력, 즉, 밝기가 저하되는데, 이 때 램프를 즉각적으로 교체하여야만 장치의 사용이 가능하다. 그러나, 램프의 즉각적인 교체가 어렵거나 AS가 필요한 경우 장시간동안 장치를 사용할 수 없는 불편함이 있다.
램프의 노후화는 램프의 구동횟수와 출력광의 에너지 크기에서 기인한다. 즉, 고에너지의 레이저광을 많이 발생시킬수록 램프의 교체시기는 짧아지게 되는 것이다.
등록특허 제10-1705591호 (2017.02.06.)
본 발명은 다음과 같은 과제를 해결하고자 한다.
즉, 램프의 구동횟수와 출력광의 에너지 크기를 고려하여 다양한 크기의 레이저광 출력을 발생시키는 레이저램프의 잔존수명을 계산하고 적절한 교체시기를 알리고자 한다.
본 발명은 위와 같은 과제를 해결하기 위하여,
설정된 크기의 출력에너지에 따른 레이저를 발생시키는 구동부(200); 구동부(200)에서 발생시킬 레이저의 출력에너지 크기를 설정하고 구동부(200)를 제어하는 제어부(100);를 포함하고, 상기 구동부(200)는 레이저광을 발생시키는 레이저챔버(230), 챔버(230)의 후단에 위치하며 레이저챔버(230)에서 발생되는 레이저광을 반사시키는 제1반사거울(210), 챔버(230)의 전단에 위치하며 레이저챔버(230)에서 발생되는 레이저광 중 기준에너지 이하의 레이저광은 반사시키고 기준에너지를 초과하는 레이저광은 투과하는 제2반사거울(240), 제2반사거울(240)을 통해 투과된 레이저광을 평행 광선으로 만드는 콜리메이터(250), 콜리메이터(250)를 통과한 레이저광의 에너지량을 측정하는 광량측정센서(270)를 포함하되, 상기 기준에너지는 발진 파장이 발진을 발생시키는 출력의 에너지 크기인 것이고, 상기 제어부(100)는 광량측정센서(270)에서 측정된 에너지량을 수신하는 광량값수신부(120), 사용자로부터 출력에너지의 크기를 입력받는 에너지설정부(130), 에너지설정부(130)에서 입력받은 출력에너지 크기에 따라 레이저챔버(230)에서 레이저를 발생시킴과 동시에 레이저 발생에 의한 레이저 점등 횟수(T)를 카운팅하는 에너지송출부(140), 광량값수신부(120)에서 수신된 에너지량의 값(E)과 에너지설정부(130)에서 입력받은 출력에너지 크기 값의 오차를 계산하여 오작동 상태를 검출하는 에러검출부(150), 비상시 레이저 발진을 차단하는 인터록(160), 광량값수신부(120)에서 수신된 에너지량의 값과 에너지설정부(130)에서 생성된 에러메시지 및 에너지송출부(140)에서 카운팅된 레이저 점등 횟수값이 누적 저장되는 메모리(170), 에러검출부(150)에서의 오차 계산과 오작동 상태 검출 및 에러메시지 생성, 메모리(140)로의 데이터 저장을 주관하는 중앙처리장치(110)를 포함하며, 중앙처리장치(110)에서 레이저 점등 횟수값(T)과 광량 에너지량의 값(E)을 곱한 값을 누적 합산하다가 기준치(ML)에 이르면 에러검출부(150)에서 램프(260)의 수명이 다한 상태를 검출하여 이와 관련한 에러메시지를 생성시킴으로써 사용자에게 램프(260)의 교체시기를 알리는 것을 특징으로 하며, 상기 레이저챔버(230)는 제1레이저챔버(230a)와 제2레이저챔버(230b)로 구성되고, 상기 광량측정센서(270)는 제1레이저챔버(230a)의 출력단에 배치되는 제1광량측정센서(270a), 제2레이저챔버(230b)의 출력단에 배치되는 제2광량측정센서(270b), 두 레이저챔버의 레이저광이 합쳐지는 위치에 배치되는 제3광량측정센서(270c)로 구성되는 것을 특징으로 하는 의료용 레이저장치의 램프 수명 측정 시스템을 제시한다.
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본 발명은 다음과 같은 효과를 발휘한다.
즉, 램프의 구동횟수와 출력광의 에너지 크기를 고려하여 다양한 크기의 레이저광 출력을 발생시키는 레이저램프의 잔존수명을 계산하고 적절한 교체시기를 알릴 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 구동부에 대한 개략도.
도 2는 다수의 광량측정센서로 구성된 본 발명의 다른 실시예에 대한 개략도.
도 3은 본 발명의 전체 구성에 대한 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 설명 중 "전방", "후방" 등의 방향 한정은 이해를 돕기 위해 도 1의 형태를 기준으로 좌측을 후방, 우측을 전방이라 지시하는 것일 뿐, 기준선(또는 도면)을 달리하면 방향도 달리 지시될 것임을 밝혀둔다.
본 발명의 의료용 레이저장치의 램프 수명 측정 시스템은 도 3과 같이 크게 제어부(100)와 구동부(200)로 구성된다.
제어부(100)는 구동부(200)에서 발생시킬 레이저의 출력에너지 크기를 설정하고 구동부(200)를 제어하는 부분으로서, 도 3과 같이 중앙처리장치(110), 광량값수신부(120), 에너지설정부(130), 에너지송출부(140), 에러검출부(150), 인터록(160), 메모리(170)를 포함한다.
광량값수신부(120)는 광량측정센서(270)에서 측정된 에너지량을 수신하는 부분으로서, 이 데이터를 이용하여 램프(260)의 잔존수명을 계산하게 된다.
에너지설정부(130)는 사용자로부터 출력에너지의 크기를 입력받는 부분이고, 에너지송출부(140)에서는 에너지설정부(130)에서 입력받은 출력에너지 크기에 따라 레이저챔버(230)에서 레이저를 발생시킴과 동시에 레이저 발생에 의한 레이저 점등 횟수를 카운팅하게 된다.
에러검출부(150)는 광량값수신부(120)에서 수신된 에너지량의 값과 에너지설정부(130)에서 입력받은 출력에너지 크기 값의 오차를 계산하여 오작동 상태를 검출하는 역할을 한다. 예를들어 오차가 기준치 이상일 경우 에너지송출부(140)의 오작동 상태로 판단하여 오작동 상태임을 알리는 에러메시지를 생성하고, 레이저 작동 상황임에도 광량값수신부(120)에서 에너지량이 아예 수신되지 않을 경우 레이저 출력 오류 상태로 판단하여 레이저 출력 오류 상태임을 알리는 에러메시지를 생성하는 것이다.
인터록(160)은 비상시 레이저 발진을 차단하는 역할을 하며, 레이저장치 점검시 다른 기능은 제대로 동작하되 레이저 발진을 차단하여 장치를 보호하는 역할을 한다.
메모리(170)에는 광량값수신부(120)에서 수신된 에너지량의 값과 에러검출부(150)에서 생성된 에러메시지 및 에너지송출부(140)에서 카운팅된 레이저 점등 횟수값이 누적 저장되며, 이를 통해 레이저장치 작동 이력을 확인할 수 있고, 램프(260)의 잔존수명을 계산할 수 있다.
중앙처리장치(110)는 제어부의 연산이 이루어지는 부분으로 광량값수신부(120)에서 수신된 에너지량의 값(E)과 에너지송출부(140)에서 카운팅된 레이저 점등 횟수값(T)으로 램프(260)의 잔존수명(RL)을 계산한다. 또한, 에러검출부(150)에서의 오차 계산과 오작동 상태 검출 및 에러메시지 생성, 메모리(140)로의 데이터 저장 등을 주관한다. 구체적으로는 레이저 점등 횟수값(T)과 광량 에너지량의 값(E)을 곱한 값을 누적 합산하다가 기준치(ML)에 이르면 에러검출부(150)에서 램프(260)의 수명이 다한 상태를 검출하여 이와 관련한 에러메시지를 생성시킴으로써 사용자에게 램프(260)의 교체시기를 알리는 것이다.
예를 들어 기준치(ML)가 800,000만인 경우, 2백만회까지는 레이저광의 에너지량 값(E)이 800(단위는 mJ)이었다가, 이후부터 에너지량 값(E)이 850인 레이저광을 출력할 경우 752만회까지 레이저를 발생(점등)시키고 나면 이후 발생부터는 에러검출부(150)를 통해 램프(260)의 수명이 다했다는 에러메시지를 생성시켜 사용자에게 알리는 것이다(즉, 800×200만＋850×752만=799,200만 ≤ 800,000만). 이 때 기준치(ML)는 램프의 고유수명(보장점등횟수)과 발생가능한 최대에너지량을 고려하여 램프마다 부여되는 고유값이다(보장점등횟수×최대에너지량).
구동부(200)는 설정된 크기의 출력에너지에 따른 레이저를 발생시키는 부분으로서, 도 1과 같이 제1반사거울(210), 레이저챔버(230), 제2반사거울(240), 콜리메이터(250), 광량측정센서(270)를 포함한다.
레이저챔버(230)는 레이저광을 발생시키는 부분이며, 레이저챔버 종류에 따라 엔디야그(ND:YAG) 레이저, 어븀야그(Er:YAG) 레이저 등으로 구성될 수 있다.
제1반사거울(210)은 레이저챔버(230)의 후단에 위치하며 레이저챔버(230)에서 발생되는 레이저광을 반사시키는 역할을 한다.
제2반사거울(240)은 레이저챔버(230)의 전단에 위치하며 레이저챔버(230)에서 발생되는 레이저광 중 기준에너지 이하의 레이저광은 반사시키고 기준에너지를 초과하는 레이저광은 투과시킨다. 이 때 기준에너지는 발진 파장이 발진을 발생시키는(유도방출이 주가되는) 출력의 에너지 크기를 의미하는 것으로서 이의 이하/초과(임계 전류에 의한 레이저 발진)을 구분하기 위한 것이다.
콜리메이터(250)는 제2반사거울(240)을 통해 투과된 레이저광을 평행 광선으로 만드는 부분으로서, 두 개의 렌즈(251,252)로 구성될 수 있으며, 각 렌즈는 오목렌즈 또는 볼록렌즈로 형성된다.
광량측정센서(270)는 콜리메이터(250)를 통과한 레이저광의 에너지량을 측정하는 센서로서, 조사되는 빛의 양을 검출하여 전기적 신호로 변환하여 출력한다.
한편, 광량측정센서(270)는 다수개로 구성될 수 있다. 도 2에서는 세 개의 광량측정센서를 구비한 것을 제시하는데 레이저챔버가 두 개로 구성될 경우, 제1레이저챔버(230a)의 출력단에 제1광량측정센서(270a)를, 제2레이저챔버(230b)의 출력단에 제2광량측정센서(270b)를 배치하고 두 레이저챔버의 레이저광이 합쳐지는 위치에 제3광량측정센서(270c)를 배치하는 것이다. 이 경우 각 광량측정센서에서의 에너지량 측정값을 별도로 분리하여 판단함으로써 각 레이저챔버에 구비된 레이저램프의 수명을 개별적으로 모니터링할 수 있게 된다. 또한 제3광량측정센서(270c)에서는 다수 레이저광이 합쳐진 이후의 최종 출력 상태를 모니터링할 수도 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 : 제어부
110 : 중앙처리장치
120 : 광량값수신부
130 : 에너지설정부
140 : 에너지송출부
150 : 에러검출부
160 : 인터록
170 : 메모리
200 : 구동부
210 : 제1반사거울
230 : 레이저챔버
240 : 제2반사거울
250 : 콜리메이터
251 : 제1렌즈
252 : 제2렌즈
260 : 램프
270 : 광량측정센서

Claims (3)

  1. 설정된 크기의 출력에너지에 따른 레이저를 발생시키는 구동부(200);
    구동부(200)에서 발생시킬 레이저의 출력에너지 크기를 설정하고 구동부(200)를 제어하는 제어부(100);를 포함하고,

    상기 구동부(200)는
    레이저광을 발생시키는 레이저챔버(230),
    챔버(230)의 후단에 위치하며 레이저챔버(230)에서 발생되는 레이저광을 반사시키는 제1반사거울(210),
    챔버(230)의 전단에 위치하며 레이저챔버(230)에서 발생되는 레이저광 중 기준에너지 이하의 레이저광은 반사시키고 기준에너지를 초과하는 레이저광은 투과하는 제2반사거울(240),
    제2반사거울(240)을 통해 투과된 레이저광을 평행 광선으로 만드는 콜리메이터(250),
    콜리메이터(250)를 통과한 레이저광의 에너지량을 측정하는 광량측정센서(270)를 포함하되,
    상기 기준에너지는
    발진 파장이 발진을 발생시키는 출력의 에너지 크기인 것이고,

    상기 제어부(100)는
    광량측정센서(270)에서 측정된 에너지량을 수신하는 광량값수신부(120),
    사용자로부터 출력에너지의 크기를 입력받는 에너지설정부(130),
    에너지설정부(130)에서 입력받은 출력에너지 크기에 따라 레이저챔버(230)에서 레이저를 발생시킴과 동시에 레이저 발생에 의한 레이저 점등 횟수(T)를 카운팅하는 에너지송출부(140),
    광량값수신부(120)에서 수신된 에너지량의 값(E)과 에너지설정부(130)에서 입력받은 출력에너지 크기 값의 오차를 계산하여 오작동 상태를 검출하는 에러검출부(150),
    비상시 레이저 발진을 차단하는 인터록(160),
    광량값수신부(120)에서 수신된 에너지량의 값과 에너지설정부(130)에서 생성된 에러메시지 및 에너지송출부(140)에서 카운팅된 레이저 점등 횟수값이 누적 저장되는 메모리(170),
    에러검출부(150)에서의 오차 계산과 오작동 상태 검출 및 에러메시지 생성, 메모리(140)로의 데이터 저장을 주관하는 중앙처리장치(110)를 포함하며,

    중앙처리장치(110)에서 레이저 점등 횟수값(T)과 광량 에너지량의 값(E)을 곱한 값을 누적 합산하다가 기준치(ML)에 이르면
    에러검출부(150)에서 램프(260)의 수명이 다한 상태를 검출하여 이와 관련한 에러메시지를 생성시킴으로써 사용자에게 램프(260)의 교체시기를 알리는 것을 특징으로 하며,

    상기 레이저챔버(230)는 제1레이저챔버(230a)와 제2레이저챔버(230b)로 구성되고,

    상기 광량측정센서(270)는
    제1레이저챔버(230a)의 출력단에 배치되는 제1광량측정센서(270a),
    제2레이저챔버(230b)의 출력단에 배치되는 제2광량측정센서(270b),
    두 레이저챔버의 레이저광이 합쳐지는 위치에 배치되는 제3광량측정센서(270c)로 구성되는 것을 특징으로 하는
    의료용 레이저장치의 램프 수명 측정 시스템.
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