KR102019323B1 - 두 가지 방식의 냉각 장치를 구비한 레이저 핸드피스 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 두 가지 방식의 냉각 장치를 구비한 레이저 핸드피스에 관한 것으로, 경통(鏡筒) 내부에 레이저(laser)의 조사 경로를 따라 복수개로 마련되는 렌즈들의 위치를 조절함으로써, 레이저 발생장치로부터 전달되어 조사되는 레이저의 스팟(spot) 크기가 조절되도록 하는 레이저 출력장치; 상기 레이저 출력장치의 출력단과 일정 거리 이격된 상태로 결합되어 피조사자의 피부에 접촉되도록 하는 접촉 윈도우가 마련되어, 상기 레이저 출력장치가 피조사자를 지지하여 고정되도록 하며, 열전소자를 이용하여 상기 접촉 윈도우에 전달되는 열을 흡열하여 상기 조사되는 레이저에 의해 가열되는 상기 피조사자의 피부를 냉각시키는 접촉 냉각장치; 및 상기 레이저 출력장치의 측부에 결합되어 상기 조사되는 레이저에 의해 가열되는 상기 피조사자의 피부에 냉각 가스를 분사하여 상기 피조사자의 피부를 냉각시키는 분사 냉각장치;를 함으로써, 상기 접촉 냉각장치와 상기 분사 냉각장치를 선택적으로 선별하여 사용되도록 하여, 레이저 조사 부위를 냉각하기 위해 접촉 냉각방법과 분사 냉각방법을 각각 또는 병행하여 사용하되, 병행하여 사용할 때에는 두 냉각방법이 상호 보완적으로 사용되도록 하는 기술을 제공할 수 있다.
본 발명에 의하면, 접촉 냉각방법과 분사 냉각방법을 선별하여 선택적으로 사용함으로써, 저출력에서 고출력에 이르는 레이저의 사용에 따라 보다 적절한 피부 냉각 효과를 얻을 수 있고, 레이저의 출력량이나 스팟의 크기에 따라 접촉 및 분사 냉각방법이 각각 조절되어 사용됨으로써, 시술자는 별도 냉각 기능의 조절 과정 없이 레이저의 출력이나 초점을 용이하게 변경하여 사용할 수 있으며, 접촉 및 분사 냉각방법이 함께 사용될 때, 레이저 조사 경로를 기준으로 그 효과가 비대칭적임은 물론 효과가 지연되어 나타나는 접촉 냉각방법을 기준으로, 접촉 냉각방법과 역으로 비대칭적이며 즉각적인 효과를 얻을 수 있는 분사 냉각방법을 접촉 냉각방법에 보완적으로 사용함으로써, 시의적절한 냉각 기능을 구현하여 피조사자의 안전을 도모함은 물론, 낭비되는 냉각 과정을 경감할 수 있다.
본 발명에 의하면, 접촉 냉각방법과 분사 냉각방법을 선별하여 선택적으로 사용함으로써, 저출력에서 고출력에 이르는 레이저의 사용에 따라 보다 적절한 피부 냉각 효과를 얻을 수 있고, 레이저의 출력량이나 스팟의 크기에 따라 접촉 및 분사 냉각방법이 각각 조절되어 사용됨으로써, 시술자는 별도 냉각 기능의 조절 과정 없이 레이저의 출력이나 초점을 용이하게 변경하여 사용할 수 있으며, 접촉 및 분사 냉각방법이 함께 사용될 때, 레이저 조사 경로를 기준으로 그 효과가 비대칭적임은 물론 효과가 지연되어 나타나는 접촉 냉각방법을 기준으로, 접촉 냉각방법과 역으로 비대칭적이며 즉각적인 효과를 얻을 수 있는 분사 냉각방법을 접촉 냉각방법에 보완적으로 사용함으로써, 시의적절한 냉각 기능을 구현하여 피조사자의 안전을 도모함은 물론, 낭비되는 냉각 과정을 경감할 수 있다.
Description
본 발명은 접촉방식과 분사방식의 두 냉각 장치가 구비된 레이저 핸드피스에 관한 것이다.
최근들어 피부에 광(光)을 조사하여 피부 조직의 상태를 변형시키거나 제거하는 방식으로 피부를 치료하는 기술이 널리 적용되고 있어, 레이저 빔, 플래시 램프, RF 고주파(Radio Frequency wave), 극초단파(microwave), 초음파(ultrasound) 등 다양한 형태의 전자기파를 이용한 피부 치료 장치가 개발되고 있다.
이러한 피부 치료 장치는 광을 피부로 조사하면 특정 파장을 갖는 광이 피부 내측으로 침투하면서 파장 특성에 따라 피부 내측에 위치한 콜라겐, 모낭, 헤모글로빈 등의 각종 조직에 흡수되고, 흡수된 광이 조직 내에서 열에너지로 변환하여 해당 조직에 열적 손상을 가해 조직의 상태를 변화시킨다.
이때, 피부 치료 장치는 광 조사시 발생하는 열에너지에 의해 피부 표면에 손상을 발생시킬 우려가 있어, 광 조사 이전 또는 광 조사 진행 중에 피부 표면을 냉각시키는 것이 일반적이다.
광을 조사하여 피부를 치료하는 시스템은 광의 피부 조사에 따라 피부에 열이 지나치게 많이 쌓이게 되면 피부의 열적 손상을 초래할 수 있기 때문에, 이러한 열적 손상을 방지하기 위하여 시술 중간 중간에 피부를 적절히 식혀 주는 기술 즉, 피부를 냉각하는 기술이 개발되어 오고 있다.
이러한 피부를 냉각하는 기술은, 첫째, 냉각된 공기를 피부에 분사하는 방법, 둘째, 흡열 기능을 갖는 냉각장치를 접촉시켜 피부를 냉각시키는 방법, 셋째, 냉매를 뿌리는 방법, 넷째, 아이스팩이나 롤러를 사용하는 방법 등이 있다.
그러나, 상술한 여러 방법들은 아래와 같은 문제를 안고 있다.
냉각된 공기를 피부에 분사하는 방법은 별도의 시술 보조자가 튜브를 들고 시술 부위에 찬 공기를 쏘여야 하는데 이것이 시술자의 시술 행위를 방해할 수 있고, 찬공기가 환자의 코 쪽으로 향하게 되면 환자의 호흡을 방해하는 등의 문제를 야기할 수 있다.
그리고, 냉각장치를 접촉시켜 피부를 냉각시키는 방법은 핸드피스 팁의 구조에 따라 제조가 어려울 수 있고, 가능하더라도 그 냉각 효과가 제한적일 수밖에 없는 문제가 있다.
또한, 냉매를 뿌리는 방법이나 아이스팩을 이용하는 방법은 자칫 동상을 입는 문제 또는 아이스팩을 자주 갈아줘야 하는 문제 등을 안고 있으며, 그 효과 역시 제한적일 수밖에 없는 문제를 안고 있다.
『대한민국 공개특허공보 제10-2015-0062305호, 발명의 명칭: 피부 냉각 시스템을 구비한 의료용 레이저 조사 유닛, (공개일: 2015년06월08일, 출원인: 원텍 주식회사)』에는 피부 접촉 윈도우를 냉각시키는 구성과 함께 냉각용 가스를 피조사자의 피부에 분사하는 구성을 개시하고 있다.
그러나, 상술한 종래기술은 접촉 냉각방법과 분사 냉각방법을 단순 병행하여 사용하는 기술적 구성을 개시하고 있을 뿐, 두 냉각 방법을 이용한 피부 냉각 효율을 높이는 기술적 구성과 기능은 개시하고 있지 않다.
이러한 피부 치료 장치는 광을 피부로 조사하면 특정 파장을 갖는 광이 피부 내측으로 침투하면서 파장 특성에 따라 피부 내측에 위치한 콜라겐, 모낭, 헤모글로빈 등의 각종 조직에 흡수되고, 흡수된 광이 조직 내에서 열에너지로 변환하여 해당 조직에 열적 손상을 가해 조직의 상태를 변화시킨다.
이때, 피부 치료 장치는 광 조사시 발생하는 열에너지에 의해 피부 표면에 손상을 발생시킬 우려가 있어, 광 조사 이전 또는 광 조사 진행 중에 피부 표면을 냉각시키는 것이 일반적이다.
광을 조사하여 피부를 치료하는 시스템은 광의 피부 조사에 따라 피부에 열이 지나치게 많이 쌓이게 되면 피부의 열적 손상을 초래할 수 있기 때문에, 이러한 열적 손상을 방지하기 위하여 시술 중간 중간에 피부를 적절히 식혀 주는 기술 즉, 피부를 냉각하는 기술이 개발되어 오고 있다.
이러한 피부를 냉각하는 기술은, 첫째, 냉각된 공기를 피부에 분사하는 방법, 둘째, 흡열 기능을 갖는 냉각장치를 접촉시켜 피부를 냉각시키는 방법, 셋째, 냉매를 뿌리는 방법, 넷째, 아이스팩이나 롤러를 사용하는 방법 등이 있다.
그러나, 상술한 여러 방법들은 아래와 같은 문제를 안고 있다.
냉각된 공기를 피부에 분사하는 방법은 별도의 시술 보조자가 튜브를 들고 시술 부위에 찬 공기를 쏘여야 하는데 이것이 시술자의 시술 행위를 방해할 수 있고, 찬공기가 환자의 코 쪽으로 향하게 되면 환자의 호흡을 방해하는 등의 문제를 야기할 수 있다.
그리고, 냉각장치를 접촉시켜 피부를 냉각시키는 방법은 핸드피스 팁의 구조에 따라 제조가 어려울 수 있고, 가능하더라도 그 냉각 효과가 제한적일 수밖에 없는 문제가 있다.
또한, 냉매를 뿌리는 방법이나 아이스팩을 이용하는 방법은 자칫 동상을 입는 문제 또는 아이스팩을 자주 갈아줘야 하는 문제 등을 안고 있으며, 그 효과 역시 제한적일 수밖에 없는 문제를 안고 있다.
『대한민국 공개특허공보 제10-2015-0062305호, 발명의 명칭: 피부 냉각 시스템을 구비한 의료용 레이저 조사 유닛, (공개일: 2015년06월08일, 출원인: 원텍 주식회사)』에는 피부 접촉 윈도우를 냉각시키는 구성과 함께 냉각용 가스를 피조사자의 피부에 분사하는 구성을 개시하고 있다.
그러나, 상술한 종래기술은 접촉 냉각방법과 분사 냉각방법을 단순 병행하여 사용하는 기술적 구성을 개시하고 있을 뿐, 두 냉각 방법을 이용한 피부 냉각 효율을 높이는 기술적 구성과 기능은 개시하고 있지 않다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 레이저 조사 부위를 냉각하기 위해 접촉 냉각방법과 분사 냉각방법을 각각 또는 병행하여 사용하되, 병행하여 사용할 때에는 두 냉각방법이 상호 보완적으로 사용되도록 하는 기술을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는 전술한 과제로 제한되지 아니하며, 언급되지 아니한 또 다른 기술적 과제들은 후술할 내용으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명이 해결하려는 과제는 전술한 과제로 제한되지 아니하며, 언급되지 아니한 또 다른 기술적 과제들은 후술할 내용으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 태양으로, 경통(鏡筒) 내부에 레이저(laser)의 조사 경로를 따라 복수개로 마련되는 렌즈들의 위치를 조절함으로써, 레이저 발생장치로부터 전달되어 조사되는 레이저의 스팟(spot) 크기가 조절되도록 하는 레이저 출력장치; 상기 레이저 출력장치의 출력단과 일정 거리 이격된 상태로 결합되어 피조사자의 피부에 접촉되도록 하는 접촉 윈도우가 마련되어, 상기 레이저 출력장치가 피조사자를 지지하여 고정되도록 하며, 열전소자를 이용하여 상기 접촉 윈도우에 전달되는 열을 흡열하여 상기 조사되는 레이저에 의해 가열되는 상기 피조사자의 피부를 냉각시키는 접촉 냉각장치; 및 상기 레이저 출력장치의 측부에 결합되어 상기 조사되는 레이저에 의해 가열되는 상기 피조사자의 피부에 냉각 가스를 분사하여 상기 피조사자의 피부를 냉각시키는 분사 냉각장치;를 포함하여,상기 접촉 냉각장치와 상기 분사 냉각장치를 선택적으로 선별하여 사용되도록 한다.
그리고, 상기 접촉 냉각장치는, 열전도도가 높은 재질로 마련되어 피조사자의 피부에 접촉하는 접촉 윈도우와, 냉각면이 상기 접촉 윈도우에 접하여 상기 접촉 윈도우의 열을 흡열하는 열전소자와, 상기 열전소자의 발열면에 접하여 상기 열전소자를 방열시키는 워터자켓을 포함하고, 상기 분사 냉각장치는, 냉각 가스의 분사 시간을 조절하는 솔레노이드 밸브(solenoid valve)와, 상기 솔레노이드 밸브와 연결되어 분사되는 냉각 가스의 분사범위와 분사각도를 조절하는 분사노즐을 포함하며, 상기 레이저 발생장치에 연결되어 출력되는 레이저의 에너지량을 측정하는 출력량 센서와, 상기 렌즈와 연결되어 상기 렌즈의 위치를 판별하여 레이저의 스팟 크기를 산출하는 스팟인식 센서와, 상기 출력량 센서와 상기 스팟인식 센서로부터 측정된 상기 레이저의 출력량과 스팟 크기에 따라 상기 열전소자의 흡열량, 상기 솔레노이드 밸브의 개폐 시간, 상기 분사노즐의 개폐 정도 및 분사 각도를 제어하는 제어부의 구성을 포함하는 냉각 제어장치;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 접촉 냉각장치는, 상기 접촉 윈도우가 레이저의 조사 경로를 중심으로 원형 또는 대칭된 다각 형상으로 마련되며, 상기 열전 소자는 상기 접촉 윈도우의 너비 방향의 일측에 구비되어 상기 접촉 윈도우를 흡열함으로써, 상기 접촉 윈도우는 레이저의 조사 경로를 중심으로 비대칭된 흡열 구조를 형성하며, 상기 냉각 제어장치는, 상기 열전소자의 흡열량을 기준으로 상기 접촉 윈도우의 비대칭된 흡열 구조를 산출하며, 상기 접촉 윈도우의 비대칭된 흡열 구조를 토대로 상기 솔레노이드 밸브의 개폐 시간, 상기 분사노즐의 개폐 정도 및 분사각도를 제어하여, 상기 비대칭된 흡열 구조가 대칭된 흡열 구조로 형성되도록 할 수 있다.
그리고, 상기 냉각 제어장치는, 상기 접촉 냉각장치의 흡열 동작의 응답 속도의 지연 시간 만큼 분사 냉각장치의 냉각을 위한 출력량을 증가시켜 동작되도록 할 수 있다.
또한, 상기 냉각 제어장치는, 상기 레이저 출력량이 증감분에 비례하여 상기 접촉 냉각장치와 상기 분사 냉각장치의 냉각을 위한 출력량을 각각 증감시키고, 상기 레이저 스팟 크기가 증가할 경우, 상기 접촉 냉각장치의 출력량은 상기 스팟 크기의 증가분에 비례하여 증가시키고, 상기 분사 냉각장치의 출력량은 상기 스팟 크기의 증가분에 비례하여 감소시키며, 상기 레이저 스팟 크기가 감소할 경우, 상기 접촉 냉각장치의 출력량은 상기 스팟 크기의 감소분에 비례하여 감소시키고, 상기 분사 냉각장치의 출력량은 상기 스팟 크기의 감소분에 비례하여 증가시킬 수 있다.
상술한 과제의 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본 발명을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.
그리고, 상기 접촉 냉각장치는, 열전도도가 높은 재질로 마련되어 피조사자의 피부에 접촉하는 접촉 윈도우와, 냉각면이 상기 접촉 윈도우에 접하여 상기 접촉 윈도우의 열을 흡열하는 열전소자와, 상기 열전소자의 발열면에 접하여 상기 열전소자를 방열시키는 워터자켓을 포함하고, 상기 분사 냉각장치는, 냉각 가스의 분사 시간을 조절하는 솔레노이드 밸브(solenoid valve)와, 상기 솔레노이드 밸브와 연결되어 분사되는 냉각 가스의 분사범위와 분사각도를 조절하는 분사노즐을 포함하며, 상기 레이저 발생장치에 연결되어 출력되는 레이저의 에너지량을 측정하는 출력량 센서와, 상기 렌즈와 연결되어 상기 렌즈의 위치를 판별하여 레이저의 스팟 크기를 산출하는 스팟인식 센서와, 상기 출력량 센서와 상기 스팟인식 센서로부터 측정된 상기 레이저의 출력량과 스팟 크기에 따라 상기 열전소자의 흡열량, 상기 솔레노이드 밸브의 개폐 시간, 상기 분사노즐의 개폐 정도 및 분사 각도를 제어하는 제어부의 구성을 포함하는 냉각 제어장치;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 접촉 냉각장치는, 상기 접촉 윈도우가 레이저의 조사 경로를 중심으로 원형 또는 대칭된 다각 형상으로 마련되며, 상기 열전 소자는 상기 접촉 윈도우의 너비 방향의 일측에 구비되어 상기 접촉 윈도우를 흡열함으로써, 상기 접촉 윈도우는 레이저의 조사 경로를 중심으로 비대칭된 흡열 구조를 형성하며, 상기 냉각 제어장치는, 상기 열전소자의 흡열량을 기준으로 상기 접촉 윈도우의 비대칭된 흡열 구조를 산출하며, 상기 접촉 윈도우의 비대칭된 흡열 구조를 토대로 상기 솔레노이드 밸브의 개폐 시간, 상기 분사노즐의 개폐 정도 및 분사각도를 제어하여, 상기 비대칭된 흡열 구조가 대칭된 흡열 구조로 형성되도록 할 수 있다.
그리고, 상기 냉각 제어장치는, 상기 접촉 냉각장치의 흡열 동작의 응답 속도의 지연 시간 만큼 분사 냉각장치의 냉각을 위한 출력량을 증가시켜 동작되도록 할 수 있다.
또한, 상기 냉각 제어장치는, 상기 레이저 출력량이 증감분에 비례하여 상기 접촉 냉각장치와 상기 분사 냉각장치의 냉각을 위한 출력량을 각각 증감시키고, 상기 레이저 스팟 크기가 증가할 경우, 상기 접촉 냉각장치의 출력량은 상기 스팟 크기의 증가분에 비례하여 증가시키고, 상기 분사 냉각장치의 출력량은 상기 스팟 크기의 증가분에 비례하여 감소시키며, 상기 레이저 스팟 크기가 감소할 경우, 상기 접촉 냉각장치의 출력량은 상기 스팟 크기의 감소분에 비례하여 감소시키고, 상기 분사 냉각장치의 출력량은 상기 스팟 크기의 감소분에 비례하여 증가시킬 수 있다.
상술한 과제의 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본 발명을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 접촉 냉각방법과 분사 냉각방법을 선별하여 선택적으로 사용함으로써, 저출력에서 고출력에 이르는 레이저의 사용에 따라 보다 적절한 피부 냉각 효과를 얻을 수 있다.
둘째, 레이저의 출력량이나 스팟의 크기에 따라 접촉 및 분사 냉각방법이 각각 조절되어 사용됨으로써, 시술자는 별도 냉각 기능의 조절 과정 없이 레이저의 출력이나 초점을 용이하게 변경하여 사용할 수 있다.
셋째, 접촉 및 분사 냉각방법이 함께 사용될 때, 레이저 조사 경로를 기준으로 그 효과가 비대칭적임은 물론 효과가 지연되어 나타나는 접촉 냉각방법을 기준으로, 접촉 냉각방법과 역으로 비대칭적이며 즉각적인 효과를 얻을 수 있는 분사 냉각방법을 접촉 냉각방법에 보완적으로 사용함으로써, 시의적절한 냉각 기능을 구현하여 피조사자의 안전을 도모함은 물론, 낭비되는 냉각 과정을 경감할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
첫째, 접촉 냉각방법과 분사 냉각방법을 선별하여 선택적으로 사용함으로써, 저출력에서 고출력에 이르는 레이저의 사용에 따라 보다 적절한 피부 냉각 효과를 얻을 수 있다.
둘째, 레이저의 출력량이나 스팟의 크기에 따라 접촉 및 분사 냉각방법이 각각 조절되어 사용됨으로써, 시술자는 별도 냉각 기능의 조절 과정 없이 레이저의 출력이나 초점을 용이하게 변경하여 사용할 수 있다.
셋째, 접촉 및 분사 냉각방법이 함께 사용될 때, 레이저 조사 경로를 기준으로 그 효과가 비대칭적임은 물론 효과가 지연되어 나타나는 접촉 냉각방법을 기준으로, 접촉 냉각방법과 역으로 비대칭적이며 즉각적인 효과를 얻을 수 있는 분사 냉각방법을 접촉 냉각방법에 보완적으로 사용함으로써, 시의적절한 냉각 기능을 구현하여 피조사자의 안전을 도모함은 물론, 낭비되는 냉각 과정을 경감할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 핸드피스의 전체 외관을 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 핸드피스의 레이저 출력장치의 세부 구성을 나타내는 부분 분해도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 냉각장치의 세부 구성을 나타내는 부분 측면도이다
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 분사 냉각장치의 세부 구성을 나타내는 부분도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 제어장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 두 종류의 냉각장치를 제어하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 핸드피스의 레이저 출력장치의 세부 구성을 나타내는 부분 분해도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 냉각장치의 세부 구성을 나타내는 부분 측면도이다
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 분사 냉각장치의 세부 구성을 나타내는 부분도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 제어장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 두 종류의 냉각장치를 제어하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명하되, 이미 주지되어진 기술적 부분에 대해서는 설명의 간결함을 위해 생략하거나 압축하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 핸드피스의 전체 외관을 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 핸드피스의 레이저 출력장치의 세부 구성을 나타내는 부분 분해도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 냉각장치의 세부 구성을 나타내는 부분 측면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 분사 냉각장치의 세부 구성을 나타내는 부분도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 두 가지 방식의 냉각 장치를 구비한 레이저 핸드피스(LH)(이하, '레이저 핸드피스'라 함)는, 레이저를 피조사자의 피부에 조사하여 피조사자의 피부 병변을 치료할 때, 접촉 냉각방법과 분사 냉각방법의 두 가지 냉각방법을 이용하여 레이저에 의한 피부의 열적 손상을 경감 또는 방지하는 것으로, 레이저 출력장치(100), 접촉 냉각장치(200), 분사 냉각장치(300) 및 냉각 제어장치(400)의 구성을 포함한다.
도 2를 참조하면, 레이저 출력장치(100)는 핸드피스 외부에 마련된 레이저 발생장치(미도시)로부터 출력된 레이저를 전달받아 레이저 초점 즉, 스팟(spot) 크기를 조절하여 피조사자의 피부에 레이저를 조사하는 것으로, 경통(110), 렌즈(120), 및 렌즈이동 다이얼(130)의 구성을 포함한다.
경통(110)은 레이저의 조사 경로를 제공하는 것으로, 내부에 복수개의 렌즈(120)가 설치될 수 있도록 길이방향 관통된 형상으로 마련되며, 입력단인 일단에 연결된 광섬유(미도시)를 통해 레이저 발생장치로부터 레이저를 전달받아 출력단인 타단으로 초점이 조절된 레이저를 조사한다.
렌즈(120)는 경통(110) 내 레이저의 조사 경로를 따라 복수개로 배치되어 전달되는 레이저의 초점을 조절하는 것으로, 복수개의 렌즈(120) 중 이동렌즈(121)가 포함되어 위치가 변경됨으로써, 레이저의 초점이 조절되도록 할 수 있다.
렌즈이동 다이얼(130)은 경통(110)의 어느 일단측에 설치되어 경통(110)의 외주연부를 회전함으로써, 상술한 이동렌즈(121)의 위치를 변경하여 전달되는 레이저의 초점 조절 및 조사되는 레이저의 스팟 크기를 조절한다.
상술한 레이저 발생장치(미도시)와 레이저 출력장치(100)의 구성은 여타 어느 레이저 핸드피스에 사용되는 레이저의 구동 장치로, 그 상세한 설명은 앞서 설명한 바와 같이 약술하기로 하며, 아래에서는 레이저에 의해 가열되는 피조사자의 피부를 냉각시키는 냉각장치와 그 냉각장치 제어방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 접촉 냉각장치(200)는 피조사자의 피부에 직접 접촉되어 가열되는 피부의 열을 흡열 및 방열시키는 것으로, 접촉 윈도우(210), 열전도면(220), 열전소자(230) 및 워터자켓(240)의 구성을 포함한다.
접촉 윈도우(210)는 레이저 출력장치(100)의 출력단측에 결합되되, 출력단으로부터 일정 간격 이격된 상태로 결합되어, 레이저 출력장치(100)에서 출력되는 초점이 조절된 레이저가 피조사자의 피부에 맺히는 위치 또는 거리를 핸드피스 사용자가 용이하게 식별하게 함은 물론, 접촉 윈도우(210)에 결합된 레이저 출력장치(100)가 피조사자의 피부를 접촉하여 지지하는 접촉 윈도우(210)를 통해 흔들리지 않고 고정되도록 하는 역할을 수행한다.
또한, 본 발명의 접촉 윈도우(210)는 레이저에 의해 가열되는 피조사자의 피부를 냉각시키는 역할을 함께 수행한다. 이를 위해, 접촉 윈도우(210)는 레이저 조사 지점을 중심으로 원형의 테두리를 갖는 형상으로 마련되어, 전달되는 열이 상기 레이저 조사 지점을 중심으로 방사형으로 흡열되도록 하며, 열전도도가 높은 재질로 마련되어 흡열 기능이 용이하게 진행될 수 있게 한다.
열전도면(220)은 접촉 윈도우(210)와 동일 재질 또는 접촉 윈도우(210)와 같이 열전도도가 높은 재질로 마련되어, 접촉 윈도우(210)의 일측과 접촉하거나 그 일측과 일체화되며, 열전소자(230)와의 접촉면이 넓게 형성되도록 접촉 윈도우(210)에서 레이저 출력장치(100)의 출력단 방향으로 수직 연장형성되고, 피조사자 피부와 접촉면을 형성하도록 피부 접촉면 방향으로 수평 연장형성된다.
열전소자(230)는 펠티에 효과를 이용하여 형성되는 냉각면과 발열면을 이용하여 상술한 열전도면(220)과 그 열전도면(220)과 연결된 접촉 윈도우(210)를 냉각시키는 것으로, 상술한 수평방향으로 연장형성되는 열전도면(220)과 냉각면이 접하도록 하여 열전도면(220)을 냉각시킨다.
워터자켓(240)은 열전소자(230)의 발열면을 따라 접하도록 위치하여 내부에서 유동하는 냉각수를 통해 열전소자(230)의 발열면에서 발생하는 열을 방열시킨다.
여기서, 접촉 윈도우(210)와 열전도면(220)은 열전도도가 높은 재질로 마련되어 열전도 현상에 의한 냉각 기능이 구현되도록 하였으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 내부에 냉각용 매질의 유동 경로가 형성되어 냉매에 의한 냉각 기능이 구현될 수 있음은 물론이다.
분사 냉각장치(300)는 레이저의 조사 경로의 일측에 마련되어 레이저가 조사되어 발열되는 피조사자의 피부에 냉각용 가스 또는 공기를 분사하는 것으로, 솔레노이드 밸브(310) 및 분사노즐(320)의 구성을 포함한다.
솔레노이드 밸브(310)는 전자 코일의 전자력을 사용해 자동적으로 밸브를 개폐시키는 것으로, 밸브의 열림 시간을 통해 분사되는 냉각 가스의 양이 정해진다.
분사노즐(320)은 솔레노이드 밸브(310)가 개방되어 분사되는 냉각 가스를 분사시키는 출력부분으로, 그 출력부분의 방향은 레이저가 조사되어 피조사자의 피부에 맺히는 부분을 향하도록 하며, 수축노즐과 확대노즐과 같이 노즐의 입구 간격이 가변됨으로써 분사 가스의 분사 범위를 조절할 수 있고, 분사노즐(320)의 출력부분의 방향이 변경되어 분사 각도가 조절될 수 있다.
여기서, 분사노즐(320)의 입력부분에는 유니버셜 조인트 또는 볼 조인트 등이 사용되어, 분사노즐(320)의 출력부분의 방향이 상하좌우 방향을 향하도록 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 제어장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 레이저 핸드피스(LH)는 조사되는 레이저의 가열량에 의한 피조사자 피부의 손상을 방지하기 위해, 접촉 냉각방법과 분사 냉각방법이 선별되어 사용되거나 함께 사용되어 상호 보완적으로 사용될 수도 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 레이저 핸드피스(LH)는 접촉 냉각장치(200)와 분사 냉각장치(300)를 각각 제어하는 것은 물론, 하나의 냉각장치를 기준으로 나머지 하나의 냉각장치를 제어하여 보다 효율적인 냉각 기능을 구현하기 위해 냉각 제어장치(400)가 마련된다.
상술한 기능을 수행하기 위해, 본 발명의 냉각 제어장치(400)는 출력량 센서(410), 스팟인식 센서(420) 및 제어부(430)의 구성을 포함한다.
출력량 센서(410)는 레이저 발생부에 설치되어 사용자가 레이저 조사를 시작할 때, 설정된 레이저 출력량의 에너지를 측정하며, 측정된 레이저의 출력량을 판별하여 제어부(430)에 그 데이터를 제공한다.
스팟인식 센서(420)는 경통(110) 내부에 설치되어 사용자가 치료를 위해, 렌즈이동 다이얼(130)을 조작하여 경통(110) 내 이동렌즈(121)의 위치를 이동시킬 때, 이동된 렌즈(120) 위치를 판별하여 역시 제어부(430)에 그 데이터를 제공한다.
제어부(430)는 출력량 센서(410) 및 스팟인식 센서(420)에서 제공되는 레이저 출력량과 초점 조절에 의해 형성되는 레이저 스팟 크기를 산출하여, 접촉 냉각장치(200)와 분사 냉각장치(300)의 냉각 기능을 각각 또는 연동시켜 제어한다.
구체적으로, 제어부(430)는 상술한 레이저 출력량과 레이저 스팟 크기에 따라 접촉 냉각장치(200)의 열전소자(230)를 제어하여 접촉 냉각장치(200)의 흡열 또는 냉각 효율을 달리 할 수 있고, 분사 냉각장치(300)의 솔레노이드 밸브(310)의 열림 시간을 제어하는 것은 물론, 분사노즐(320)의 분사 각도와 함께 분사 범위를 제어할 수 있다.
분사 냉각장치(300)는 냉각 가스가 솔레노이드 밸브(310)의 개폐에 의해 즉각적으로 분사되어 그 냉각 효과를 즉각적으로 얻을 수 있는 반면, 접촉 냉각장치(200)는 열전소자(230)의 흡열 및 발열 동작과 그에 따른 접촉 윈도우(210)와의 열전도 현상까지 그 효과가 지연되어 나타나므로, 접촉 냉각장치(200)와 분사 냉각장치(300)가 별개로 사용되는 것이 아니라 함께 사용되어질 때에는, 효과가 지연되어 나타나는 접촉 냉각장치(200)를 기준으로 즉각적인 효과를 나타내는 분사 냉각장치(300)를 제어하여 함께 사용하는 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 두 종류의 냉각장치를 제어하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 레이저 핸드피스(LH)는 레이저 치료 시, 피조사자의 피부를 냉각시키기 위해, 접촉 냉각장치(200)와 분사 냉각장치(300)를 선별하여 선택적으로 사용하는 것은 물론, 필요에 따라 함께 사용하여 보다 효과적인 냉각을 가능하게 할 수 있다.(S1100)
우선, 접촉 냉각장치(200)와 더불어 분사 냉각장치(300)가 함께 사용될 때에는 분사 냉각장치(300)의 분사 각도가 정해져야 한다.
구체적으로, 접촉 냉각장치(200)의 접촉 윈도우(210)는 원형으로 형성되고, 접촉 윈도우(210)를 흡열하는 열전소자(230)를 비롯한 열전도면(220)은 접촉 윈도우(210)의 외주연부 측면에 접하거나 일체화되어 있으므로, 열전소자(230)의 흡열 동작에 의한 접촉 윈도우(210)의 흡열 구조는 레이저 조사 경로를 기준으로 대칭적일 수 없고, 열전도면(220)의 접촉 지점으로부터 멀어질 수록 냉각 효율은 떨어지게 된다.
이에, 본 발명의 분사 냉각장치(300)는 레이저가 조사되는 피부 지점을 기준으로 상술한 열전도면(220)과 대칭되는 지점에서 사선으로 냉각 가스가 분사되도록 마련됨으로써, 분사되는 냉각 가스 역시 비대칭 즉, 접촉 냉각장치(200)와 정 반대되는 비대칭으로 마련된다.
그러나, 분사 냉각장치(300)의 분사 각도는 접촉 냉각장치(200)의 냉각 출력량의 변화에 따라 다른 분사 강도 및 분사 각도를 갖는 것이 바람직하며, 접촉 냉각장치(200)의 냉각 출력량이 높을수록 분사 냉각장치(300)의 분사 각도는 레이저 조사지점에서 근접한 지점을 향하는 것이 바람직하며, 접촉 냉각장치(200)의 냉각 출력량이 낮을수록 분사 냉각장치(300)의 분사 각도는 레이저 조사지점에서 열전도면(220)과 대칭되는 방향으로 멀어지는 지점을 향하는 것이 바람직하다.
다시 말하면, 냉각 제어장치(400)의 제어부(430)는 열전소자(230)의 흡열량을 기준으로 접촉 윈도우(210)의 비대칭된 흡열 구조를 산출하여, 솔레노이드 밸브(310)의 개폐 시간 및 분사노즐(320)의 개폐 정도를 제어하여 분사 강도를 제어하고, 분사노즐(320)의 분사방향을 제어하여 분사 각도를 제어함으로써, 비대칭된 흡열 구조가 대칭된 흡열 구조로 완성될 수 있도록 한다.(S1200)
다음으로, 접촉 냉각장치(200)의 냉각 기능은 재질의 열전도도에 기반하여 동작되어지므로, 그 효과가 지연되어 나타날 수밖에 없다. 따라서, 순간적으로 조사되어 발열 및 가열하는 레이저의 조사과정에는 그 응답에 즉각적으로 대응할 수 없으므로, 즉각적 효과를 나타내는 분사 냉각장치(300)가 접촉 냉각장치(200)의 냉각 과정을 보완할 수 있다.
즉, 접촉 냉각장치(200)의 흡열 동작의 응답 속도의 지연 시간만큼 분사 냉각장치(300)의 냉각을 위한 출력량을 증가시켜 동작되도록 함으로써, 접촉 냉각장치(200)의 부족분을 보완할 수 있다.(S1300)
상술한 동작 과정은 접촉 냉각장치(200)를 기준으로 하여 접촉 냉각장치(200)의 냉각 기능을 보완하는 분사 냉각장치(300)의 동작 과정을 통해 두 냉각장치의 기본적인 상호 보완동작이 설정되었다면, 아래에서는 레이저 출력량이나 출력 초점이 달라지는 경우에 두 냉각장치의 보완동작이 설정된다.
우선, 레이저 발생장치의 출력량 센서(410)에서 측정된 레이저 출력량의 증가(S1400, Yes) 또는 감소(S1400, No)하게 되면, 접촉 냉각장치(200)와 분사 냉각장치(300)의 출력량 역시 그에 따라 증가(S1510) 또는 감소(S1520)하여 동작된다.
또한, 경통(110) 내의 스팟인식 센서(420)에서 측정된 이동렌즈(121)의 위치에 따라 레이저 스팟의 크기가(S1600, Yes) 증가 또는 감소(S1600, No)하게 되면, 접촉 냉각장치(200)와 분사 냉각장치(300)의 출력량은 상호 반비례하여 증가 또는 감소하게 된다.
구체적으로, 레이저 스팟 크기가 증가할 경우,(S1600, Yes) 레이저 범위가 커진 만큼 레이저의 강도는 약해진 것이므로, 레이저 조사 지점의 외부에서 내부로 냉각 열기를 전달하는 접촉 냉각장치(200)의 출력량은 증가시키고, 레이저 조사 지점의 내부에서 외부로 냉각 열기를 전달하는 분사 냉각장치(300)의 출력량은 감소시킨다.(S1710)
이때, 분사노즐(320)의 냉각 가스 분사 범위는 증가되도록 할 수 있다.(S1711)
또한, 레이저 스팟 크기가 감소할 경우,(S1600, No) 레이저 범위가 작아진 만큼 레이저의 강도는 강해진 것이므로, 레이저 조사 지점의 외부에서 내부로 냉각 열기를 전달하는 접촉 냉각장치(200)의 출력량은 감소시키고, 레이저 조사 지점의 내부에서 외부로 냉각 열기를 전달하는 분사 냉각장치(300)의 출력량은 증가시킨다.(S1720)
이때, 분사노즐(320)의 냉각 가스 분사 범위는 감소되도록 할 수 있다.(S1721)
위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 균등개념으로 이해되어져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 핸드피스의 전체 외관을 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 핸드피스의 레이저 출력장치의 세부 구성을 나타내는 부분 분해도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 냉각장치의 세부 구성을 나타내는 부분 측면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 분사 냉각장치의 세부 구성을 나타내는 부분도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 두 가지 방식의 냉각 장치를 구비한 레이저 핸드피스(LH)(이하, '레이저 핸드피스'라 함)는, 레이저를 피조사자의 피부에 조사하여 피조사자의 피부 병변을 치료할 때, 접촉 냉각방법과 분사 냉각방법의 두 가지 냉각방법을 이용하여 레이저에 의한 피부의 열적 손상을 경감 또는 방지하는 것으로, 레이저 출력장치(100), 접촉 냉각장치(200), 분사 냉각장치(300) 및 냉각 제어장치(400)의 구성을 포함한다.
도 2를 참조하면, 레이저 출력장치(100)는 핸드피스 외부에 마련된 레이저 발생장치(미도시)로부터 출력된 레이저를 전달받아 레이저 초점 즉, 스팟(spot) 크기를 조절하여 피조사자의 피부에 레이저를 조사하는 것으로, 경통(110), 렌즈(120), 및 렌즈이동 다이얼(130)의 구성을 포함한다.
경통(110)은 레이저의 조사 경로를 제공하는 것으로, 내부에 복수개의 렌즈(120)가 설치될 수 있도록 길이방향 관통된 형상으로 마련되며, 입력단인 일단에 연결된 광섬유(미도시)를 통해 레이저 발생장치로부터 레이저를 전달받아 출력단인 타단으로 초점이 조절된 레이저를 조사한다.
렌즈(120)는 경통(110) 내 레이저의 조사 경로를 따라 복수개로 배치되어 전달되는 레이저의 초점을 조절하는 것으로, 복수개의 렌즈(120) 중 이동렌즈(121)가 포함되어 위치가 변경됨으로써, 레이저의 초점이 조절되도록 할 수 있다.
렌즈이동 다이얼(130)은 경통(110)의 어느 일단측에 설치되어 경통(110)의 외주연부를 회전함으로써, 상술한 이동렌즈(121)의 위치를 변경하여 전달되는 레이저의 초점 조절 및 조사되는 레이저의 스팟 크기를 조절한다.
상술한 레이저 발생장치(미도시)와 레이저 출력장치(100)의 구성은 여타 어느 레이저 핸드피스에 사용되는 레이저의 구동 장치로, 그 상세한 설명은 앞서 설명한 바와 같이 약술하기로 하며, 아래에서는 레이저에 의해 가열되는 피조사자의 피부를 냉각시키는 냉각장치와 그 냉각장치 제어방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 접촉 냉각장치(200)는 피조사자의 피부에 직접 접촉되어 가열되는 피부의 열을 흡열 및 방열시키는 것으로, 접촉 윈도우(210), 열전도면(220), 열전소자(230) 및 워터자켓(240)의 구성을 포함한다.
접촉 윈도우(210)는 레이저 출력장치(100)의 출력단측에 결합되되, 출력단으로부터 일정 간격 이격된 상태로 결합되어, 레이저 출력장치(100)에서 출력되는 초점이 조절된 레이저가 피조사자의 피부에 맺히는 위치 또는 거리를 핸드피스 사용자가 용이하게 식별하게 함은 물론, 접촉 윈도우(210)에 결합된 레이저 출력장치(100)가 피조사자의 피부를 접촉하여 지지하는 접촉 윈도우(210)를 통해 흔들리지 않고 고정되도록 하는 역할을 수행한다.
또한, 본 발명의 접촉 윈도우(210)는 레이저에 의해 가열되는 피조사자의 피부를 냉각시키는 역할을 함께 수행한다. 이를 위해, 접촉 윈도우(210)는 레이저 조사 지점을 중심으로 원형의 테두리를 갖는 형상으로 마련되어, 전달되는 열이 상기 레이저 조사 지점을 중심으로 방사형으로 흡열되도록 하며, 열전도도가 높은 재질로 마련되어 흡열 기능이 용이하게 진행될 수 있게 한다.
열전도면(220)은 접촉 윈도우(210)와 동일 재질 또는 접촉 윈도우(210)와 같이 열전도도가 높은 재질로 마련되어, 접촉 윈도우(210)의 일측과 접촉하거나 그 일측과 일체화되며, 열전소자(230)와의 접촉면이 넓게 형성되도록 접촉 윈도우(210)에서 레이저 출력장치(100)의 출력단 방향으로 수직 연장형성되고, 피조사자 피부와 접촉면을 형성하도록 피부 접촉면 방향으로 수평 연장형성된다.
열전소자(230)는 펠티에 효과를 이용하여 형성되는 냉각면과 발열면을 이용하여 상술한 열전도면(220)과 그 열전도면(220)과 연결된 접촉 윈도우(210)를 냉각시키는 것으로, 상술한 수평방향으로 연장형성되는 열전도면(220)과 냉각면이 접하도록 하여 열전도면(220)을 냉각시킨다.
워터자켓(240)은 열전소자(230)의 발열면을 따라 접하도록 위치하여 내부에서 유동하는 냉각수를 통해 열전소자(230)의 발열면에서 발생하는 열을 방열시킨다.
여기서, 접촉 윈도우(210)와 열전도면(220)은 열전도도가 높은 재질로 마련되어 열전도 현상에 의한 냉각 기능이 구현되도록 하였으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 내부에 냉각용 매질의 유동 경로가 형성되어 냉매에 의한 냉각 기능이 구현될 수 있음은 물론이다.
분사 냉각장치(300)는 레이저의 조사 경로의 일측에 마련되어 레이저가 조사되어 발열되는 피조사자의 피부에 냉각용 가스 또는 공기를 분사하는 것으로, 솔레노이드 밸브(310) 및 분사노즐(320)의 구성을 포함한다.
솔레노이드 밸브(310)는 전자 코일의 전자력을 사용해 자동적으로 밸브를 개폐시키는 것으로, 밸브의 열림 시간을 통해 분사되는 냉각 가스의 양이 정해진다.
분사노즐(320)은 솔레노이드 밸브(310)가 개방되어 분사되는 냉각 가스를 분사시키는 출력부분으로, 그 출력부분의 방향은 레이저가 조사되어 피조사자의 피부에 맺히는 부분을 향하도록 하며, 수축노즐과 확대노즐과 같이 노즐의 입구 간격이 가변됨으로써 분사 가스의 분사 범위를 조절할 수 있고, 분사노즐(320)의 출력부분의 방향이 변경되어 분사 각도가 조절될 수 있다.
여기서, 분사노즐(320)의 입력부분에는 유니버셜 조인트 또는 볼 조인트 등이 사용되어, 분사노즐(320)의 출력부분의 방향이 상하좌우 방향을 향하도록 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 제어장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 레이저 핸드피스(LH)는 조사되는 레이저의 가열량에 의한 피조사자 피부의 손상을 방지하기 위해, 접촉 냉각방법과 분사 냉각방법이 선별되어 사용되거나 함께 사용되어 상호 보완적으로 사용될 수도 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 레이저 핸드피스(LH)는 접촉 냉각장치(200)와 분사 냉각장치(300)를 각각 제어하는 것은 물론, 하나의 냉각장치를 기준으로 나머지 하나의 냉각장치를 제어하여 보다 효율적인 냉각 기능을 구현하기 위해 냉각 제어장치(400)가 마련된다.
상술한 기능을 수행하기 위해, 본 발명의 냉각 제어장치(400)는 출력량 센서(410), 스팟인식 센서(420) 및 제어부(430)의 구성을 포함한다.
출력량 센서(410)는 레이저 발생부에 설치되어 사용자가 레이저 조사를 시작할 때, 설정된 레이저 출력량의 에너지를 측정하며, 측정된 레이저의 출력량을 판별하여 제어부(430)에 그 데이터를 제공한다.
스팟인식 센서(420)는 경통(110) 내부에 설치되어 사용자가 치료를 위해, 렌즈이동 다이얼(130)을 조작하여 경통(110) 내 이동렌즈(121)의 위치를 이동시킬 때, 이동된 렌즈(120) 위치를 판별하여 역시 제어부(430)에 그 데이터를 제공한다.
제어부(430)는 출력량 센서(410) 및 스팟인식 센서(420)에서 제공되는 레이저 출력량과 초점 조절에 의해 형성되는 레이저 스팟 크기를 산출하여, 접촉 냉각장치(200)와 분사 냉각장치(300)의 냉각 기능을 각각 또는 연동시켜 제어한다.
구체적으로, 제어부(430)는 상술한 레이저 출력량과 레이저 스팟 크기에 따라 접촉 냉각장치(200)의 열전소자(230)를 제어하여 접촉 냉각장치(200)의 흡열 또는 냉각 효율을 달리 할 수 있고, 분사 냉각장치(300)의 솔레노이드 밸브(310)의 열림 시간을 제어하는 것은 물론, 분사노즐(320)의 분사 각도와 함께 분사 범위를 제어할 수 있다.
분사 냉각장치(300)는 냉각 가스가 솔레노이드 밸브(310)의 개폐에 의해 즉각적으로 분사되어 그 냉각 효과를 즉각적으로 얻을 수 있는 반면, 접촉 냉각장치(200)는 열전소자(230)의 흡열 및 발열 동작과 그에 따른 접촉 윈도우(210)와의 열전도 현상까지 그 효과가 지연되어 나타나므로, 접촉 냉각장치(200)와 분사 냉각장치(300)가 별개로 사용되는 것이 아니라 함께 사용되어질 때에는, 효과가 지연되어 나타나는 접촉 냉각장치(200)를 기준으로 즉각적인 효과를 나타내는 분사 냉각장치(300)를 제어하여 함께 사용하는 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 두 종류의 냉각장치를 제어하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 레이저 핸드피스(LH)는 레이저 치료 시, 피조사자의 피부를 냉각시키기 위해, 접촉 냉각장치(200)와 분사 냉각장치(300)를 선별하여 선택적으로 사용하는 것은 물론, 필요에 따라 함께 사용하여 보다 효과적인 냉각을 가능하게 할 수 있다.(S1100)
우선, 접촉 냉각장치(200)와 더불어 분사 냉각장치(300)가 함께 사용될 때에는 분사 냉각장치(300)의 분사 각도가 정해져야 한다.
구체적으로, 접촉 냉각장치(200)의 접촉 윈도우(210)는 원형으로 형성되고, 접촉 윈도우(210)를 흡열하는 열전소자(230)를 비롯한 열전도면(220)은 접촉 윈도우(210)의 외주연부 측면에 접하거나 일체화되어 있으므로, 열전소자(230)의 흡열 동작에 의한 접촉 윈도우(210)의 흡열 구조는 레이저 조사 경로를 기준으로 대칭적일 수 없고, 열전도면(220)의 접촉 지점으로부터 멀어질 수록 냉각 효율은 떨어지게 된다.
이에, 본 발명의 분사 냉각장치(300)는 레이저가 조사되는 피부 지점을 기준으로 상술한 열전도면(220)과 대칭되는 지점에서 사선으로 냉각 가스가 분사되도록 마련됨으로써, 분사되는 냉각 가스 역시 비대칭 즉, 접촉 냉각장치(200)와 정 반대되는 비대칭으로 마련된다.
그러나, 분사 냉각장치(300)의 분사 각도는 접촉 냉각장치(200)의 냉각 출력량의 변화에 따라 다른 분사 강도 및 분사 각도를 갖는 것이 바람직하며, 접촉 냉각장치(200)의 냉각 출력량이 높을수록 분사 냉각장치(300)의 분사 각도는 레이저 조사지점에서 근접한 지점을 향하는 것이 바람직하며, 접촉 냉각장치(200)의 냉각 출력량이 낮을수록 분사 냉각장치(300)의 분사 각도는 레이저 조사지점에서 열전도면(220)과 대칭되는 방향으로 멀어지는 지점을 향하는 것이 바람직하다.
다시 말하면, 냉각 제어장치(400)의 제어부(430)는 열전소자(230)의 흡열량을 기준으로 접촉 윈도우(210)의 비대칭된 흡열 구조를 산출하여, 솔레노이드 밸브(310)의 개폐 시간 및 분사노즐(320)의 개폐 정도를 제어하여 분사 강도를 제어하고, 분사노즐(320)의 분사방향을 제어하여 분사 각도를 제어함으로써, 비대칭된 흡열 구조가 대칭된 흡열 구조로 완성될 수 있도록 한다.(S1200)
다음으로, 접촉 냉각장치(200)의 냉각 기능은 재질의 열전도도에 기반하여 동작되어지므로, 그 효과가 지연되어 나타날 수밖에 없다. 따라서, 순간적으로 조사되어 발열 및 가열하는 레이저의 조사과정에는 그 응답에 즉각적으로 대응할 수 없으므로, 즉각적 효과를 나타내는 분사 냉각장치(300)가 접촉 냉각장치(200)의 냉각 과정을 보완할 수 있다.
즉, 접촉 냉각장치(200)의 흡열 동작의 응답 속도의 지연 시간만큼 분사 냉각장치(300)의 냉각을 위한 출력량을 증가시켜 동작되도록 함으로써, 접촉 냉각장치(200)의 부족분을 보완할 수 있다.(S1300)
상술한 동작 과정은 접촉 냉각장치(200)를 기준으로 하여 접촉 냉각장치(200)의 냉각 기능을 보완하는 분사 냉각장치(300)의 동작 과정을 통해 두 냉각장치의 기본적인 상호 보완동작이 설정되었다면, 아래에서는 레이저 출력량이나 출력 초점이 달라지는 경우에 두 냉각장치의 보완동작이 설정된다.
우선, 레이저 발생장치의 출력량 센서(410)에서 측정된 레이저 출력량의 증가(S1400, Yes) 또는 감소(S1400, No)하게 되면, 접촉 냉각장치(200)와 분사 냉각장치(300)의 출력량 역시 그에 따라 증가(S1510) 또는 감소(S1520)하여 동작된다.
또한, 경통(110) 내의 스팟인식 센서(420)에서 측정된 이동렌즈(121)의 위치에 따라 레이저 스팟의 크기가(S1600, Yes) 증가 또는 감소(S1600, No)하게 되면, 접촉 냉각장치(200)와 분사 냉각장치(300)의 출력량은 상호 반비례하여 증가 또는 감소하게 된다.
구체적으로, 레이저 스팟 크기가 증가할 경우,(S1600, Yes) 레이저 범위가 커진 만큼 레이저의 강도는 약해진 것이므로, 레이저 조사 지점의 외부에서 내부로 냉각 열기를 전달하는 접촉 냉각장치(200)의 출력량은 증가시키고, 레이저 조사 지점의 내부에서 외부로 냉각 열기를 전달하는 분사 냉각장치(300)의 출력량은 감소시킨다.(S1710)
이때, 분사노즐(320)의 냉각 가스 분사 범위는 증가되도록 할 수 있다.(S1711)
또한, 레이저 스팟 크기가 감소할 경우,(S1600, No) 레이저 범위가 작아진 만큼 레이저의 강도는 강해진 것이므로, 레이저 조사 지점의 외부에서 내부로 냉각 열기를 전달하는 접촉 냉각장치(200)의 출력량은 감소시키고, 레이저 조사 지점의 내부에서 외부로 냉각 열기를 전달하는 분사 냉각장치(300)의 출력량은 증가시킨다.(S1720)
이때, 분사노즐(320)의 냉각 가스 분사 범위는 감소되도록 할 수 있다.(S1721)
위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 균등개념으로 이해되어져야 할 것이다.
LH : 레이저 핸드피스
100 : 레이저 출력장치
110 : 경통
120 : 렌즈
121 : 이동렌즈
130 : 렌즈이동 다이얼
200 : 접촉 냉각장치
210 : 접촉 윈도우
220 : 열전도면
230 : 열전소자
240 : 워터자켓
300 : 분사 냉각장치
310 : 솔레노이드 밸브
320 : 분사노즐
400 : 냉각 제어장치
410 : 출력량 센서
420 : 스팟인식 센서
430 : 제어부
100 : 레이저 출력장치
110 : 경통
120 : 렌즈
121 : 이동렌즈
130 : 렌즈이동 다이얼
200 : 접촉 냉각장치
210 : 접촉 윈도우
220 : 열전도면
230 : 열전소자
240 : 워터자켓
300 : 분사 냉각장치
310 : 솔레노이드 밸브
320 : 분사노즐
400 : 냉각 제어장치
410 : 출력량 센서
420 : 스팟인식 센서
430 : 제어부
Claims (5)
- 경통(鏡筒) 내부에 레이저(laser)의 조사 경로를 따라 복수개로 마련되는 렌즈들의 위치를 조절함으로써, 레이저 발생장치로부터 전달되어 조사되는 레이저의 스팟(spot) 크기가 조절되도록 하는 레이저 출력장치;
상기 레이저 출력장치의 출력단과 일정 거리 이격된 상태로 결합되어 피조사자의 피부에 접촉되도록 하는 접촉 윈도우가 마련되어, 상기 레이저 출력장치가 피조사자를 지지하여 고정되도록 하며, 열전소자를 이용하여 상기 접촉 윈도우에 전달되는 열을 흡열하여 상기 조사되는 레이저에 의해 가열되는 상기 피조사자의 피부를 냉각시키는 접촉 냉각장치; 및
상기 레이저 출력장치의 측부에 결합되어 상기 조사되는 레이저에 의해 가열되는 상기 피조사자의 피부에 냉각 가스를 분사하여 상기 피조사자의 피부를 냉각시키는 분사 냉각장치;를 포함하여,
상기 접촉 냉각장치와 상기 분사 냉각장치를 선택적으로 선별하여 사용되도록 하고,
상기 접촉 냉각장치는,
열전도 현상에 의해 냉각 기능을 구현하도록 피조사자의 피부에 접촉하는 상기 접촉 윈도우와, 냉각면이 상기 접촉 윈도우에 접하여 상기 접촉 윈도우의 열을 흡열하는 열전소자와, 상기 열전소자의 발열면에 접하여 상기 열전소자를 방열시키는 워터자켓을 포함하고,
상기 분사 냉각장치는,
냉각 가스의 분사 시간을 조절하는 솔레노이드 밸브(solenoid valve)와, 상기 솔레노이드 밸브와 연결되어 분사되는 냉각 가스의 분사범위와 분사각도를 조절하는 분사노즐을 포함하며,
상기 레이저 발생장치에 연결되어 출력되는 레이저의 에너지량을 측정하는 출력량 센서와, 렌즈와 연결되어 상기 렌즈의 위치를 판별하여 레이저의 스팟 크기를 산출하는 스팟인식 센서와, 상기 출력량 센서와 상기 스팟인식 센서로부터 측정된 상기 레이저의 출력량과 스팟 크기에 따라 상기 열전소자의 흡열량, 상기 솔레노이드 밸브의 개폐 시간, 상기 분사노즐의 개폐 정도 및 분사 각도를 제어하는 제어부의 구성을 포함하는 냉각 제어장치;를 더 포함하며,
상기 냉각 제어장치는,
상기 접촉 냉각장치의 흡열 동작의 응답 속도의 지연 시간 만큼 분사 냉각장치의 냉각을 위한 출력량을 증가시켜 동작되도록 하는 것을 특징으로 하는
두 가지 방식의 냉각 장치를 구비한 레이저 핸드피스. - 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 접촉 냉각장치는,
상기 접촉 윈도우가 레이저의 조사 경로를 중심으로 원형 또는 대칭된 다각 형상으로 마련되며, 상기 열전 소자는 상기 접촉 윈도우의 너비 방향의 일측에 구비되어 상기 접촉 윈도우를 흡열함으로써, 상기 접촉 윈도우는 레이저의 조사 경로를 중심으로 비대칭된 흡열 구조를 형성하며,
상기 냉각 제어장치는,
상기 열전소자의 흡열량을 기준으로 상기 접촉 윈도우의 비대칭된 흡열 구조를 산출하며, 상기 접촉 윈도우의 비대칭된 흡열 구조를 토대로 상기 솔레노이드 밸브의 개폐 시간, 상기 분사노즐의 개폐 정도 및 분사각도를 제어하여, 상기 비대칭된 흡열 구조가 대칭된 흡열 구조로 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는
두 가지 방식의 냉각 장치를 구비한 레이저 핸드피스. - 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 냉각 제어장치는,
상기 레이저 출력량이 증감분에 비례하여 상기 접촉 냉각장치와 상기 분사 냉각장치의 냉각을 위한 출력량을 각각 증감시키고,
상기 레이저 스팟 크기가 증가할 경우,
상기 접촉 냉각장치의 출력량은 상기 스팟 크기의 증가분에 비례하여 증가시키고, 상기 분사 냉각장치의 출력량은 상기 스팟 크기의 증가분에 비례하여 감소시키며,
상기 레이저 스팟 크기가 감소할 경우,
상기 접촉 냉각장치의 출력량은 상기 스팟 크기의 감소분에 비례하여 감소시키고, 상기 분사 냉각장치의 출력량은 상기 스팟 크기의 감소분에 비례하여 증가시키는 것을 특징으로 하는
두 가지 방식의 냉각 장치를 구비한 레이저 핸드피스.
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