KR102096344B1 - 레이저 발사 시스템의 구동 방법 - Google Patents

레이저 발사 시스템의 구동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레이저 발사 시스템의 구동 방법에 관한 것으로서, 레이저 발사 시스템의 구동 방법의 한 예는 레이저 발사 시스템의 플래시 램프를 냉각하는 냉각부의 냉각수의 상태를 감지하는 감지 신호를 판독하여, 상기 냉각수의 상태를 판정하는 단계, 상기 냉각수의 상태가 비정상 상태일 경우, 경고부로 경고 신호를 출력하여 상기 냉각수의 비정상 상태를 알려주는 단계, 상기 냉각수의 상태가 정상 상태일 경우, 레이저 조사 횟수를 판정하는 단계, 상기 레이저 조사 횟수가 설정값 이상일 경우, 상기 경고부로 경고 신호를 출력하여 상기 레이저 발사 시스템이 수명이 다했음을 알려주는 단계, 레이저 종류 선택부에서 인가되는 신호를 판독하여, 서로 다른 파장의 레이저를 출력하는 복수의 레이저 발생부 중에서 사용자에 의해 선택된 레이저 발생부를 판정하는 단계, 판정된 레이저 발생부에 따라 정해진 설정 온도에 상기 냉각수의 온도를 조정하는 단계, 레이저 출력 스위치로부터 인가되는 신호를 판독하여 상기 레이저 출력 스위치가 동작하는지를 판정하는 단계, 그리고 상기 레이저 출력 스위치가 동작할 경우, 사용자에 의해 선택된 레이저 발생부를 구동하는 구동 신호를 선택된 상기 레이저 발생부로 출력하는 단계를 포함한다.

Description

레이저 발사 시스템의 구동 방법{DRIVING METHOD OF LASER IRRADIATING SYSTEM}
본 발명은 레이저 발사 시스템의 구동 방법에 관한 것이다.
1960년 최초의 레이저(laser)인 루비 레이저를 개발하여 의학계에 선보인 이래 엔디:야그 레이저(Nd:YAG laser), 헬륨네온 레이저 및 색소 레이저가 개발되어 피부질환 치료에 탁월한 효과를 보여왔다.
이러한 레이저의 기본원리는 물, 멜라닌, 옥시헤모글로빈 등의 타겟에는 고유의 진동 주파수가 있고 타겟의 고유 진동 주파수와 비슷한 진동 주파수의 레이저를 조사하게 되면, 원하는 타겟과의 반응이 발생한다는 것을 이용하는 것으로서, 타겟과 레이저와의 반응이 발생하면 피부 질환 효과가 발생하게 된다.
따라서 원하는 타겟과의 반응을 발생시키는 해당 파장을 갖는 레이저를 조사함으로써 원하는 시술을 수행하게 된다.
따라서, 출력되는 빛의 파장이 서로 상이한 각종 레이저는 매질에 따라 엑시머 레이저, 다이오드 레이저, CO2 레이저, 엔디 야그 레이저 등으로 나뉠 수 있다.
적용 범위에 따라 이런 레이저는 수술 부위의 절개, 혈관 질환 치료, 궤양이나 문신(또는 흉터) 등을 제거, 또는 소등 등에 사용되며, 또한 충치 제거나 임프란트 수술 등에 사용되고 있다.
또한, 피부과 분야에도 이런 레이저 시술이 적용되어, 혈관 병변, 색소 침착 병변 및 제모뿐만 아니라 피부 탄력과 재생 치료에도 레이저가 사용되어 피부 노화 방지 및 피부 재생 치료에도 탁월한 효과를 나타내고 있다.
한국 등록실용신안공보 제20-0468030호(2013.07.11)(고안의 명칭: 피부 레이저 시술기)
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 레이저 발사 시스템의 동작상태를 신속하게 파악하기 위한 것이다.
본 발명의 한 특징에 따른 레이저 발사 시스템의 구동 방법은 레이저 발사 시스템의 플래시 램프를 냉각하는 냉각부의 냉각수의 상태를 감지하는 감지 신호를 판독하여, 상기 냉각수의 상태를 판정하는 단계, 상기 냉각수의 상태가 비정상 상태일 경우, 경고부로 경고 신호를 출력하여 상기 냉각수의 비정상 상태를 알려주는 단계, 상기 냉각수의 상태가 정상 상태일 경우, 레이저 조사 횟수를 판정하는 단계, 상기 레이저 조사 횟수가 설정값 이상일 경우, 상기 경고부로 경고 신호를 출력하여 상기 레이저 발사 시스템이 수명이 다했음을 알려주는 단계, 레이저 종류 선택부에서 인가되는 신호를 판독하여, 서로 다른 파장의 레이저를 출력하는 복수의 레이저 발생부 중에서 사용자에 의해 선택된 레이저 발생부를 판정하는 단계, 판정된 레이저 발생부에 따라 정해진 설정 온도에 상기 냉각수의 온도를 조정하는 단계, 레이저 출력 스위치로부터 인가되는 신호를 판독하여 상기 레이저 출력 스위치가 동작하는지를 판정하는 단계, 그리고 상기 레이저 출력 스위치가 동작할 경우, 사용자에 의해 선택된 레이저 발생부를 구동하는 구동 신호를 선택된 상기 레이저 발생부로 출력하는 단계를 포함한다.
상기 냉각수 상태 판정 단계는, 상기 냉각부내에서 순환하는 상기 냉각수의 흐름 상태를 판정하여 상기 냉각수의 흐름 상태를 판정하고, 상기 냉각수의 수위를 감지하여 상기 냉각수의 양을 판정하고, 상기 냉각수의 유속을 감지하여 상기 냉각수의 유속을 판정하며, 판정된 상기 냉각수의 흐름 상태, 상기 냉각수의 양, 그리고 상기 냉각수의유속 중 적어도 하나가 비정상 상태일 경우, 상기 냉각수의 상태를 비정상 상태로 판정할 수 있다.
상기 레이저 조사 횟수 판정 단계는 상기 레이저 출력 스위치의 동작 횟수를 계수하여 상기 레이저 조사 횟수를 산출할 수 있다.
이러한 특징에 따르면, 복수의 레이저 발생부의 플래시 램프를 냉각하는 냉각수의 상태가 비정상일 경우, 비정상 상태가 경고부를 통해 표시된다. 이로 인해, 사용자는 레이저 발사 시스템의 비정상 상태를 신속하게 파악하므로, 필요한 조치를 신속하게 행하게 되어 레이저 발사 시스템의 상태가 악화되는 것이 방지된다.
또한, 레이저 조사 횟수를 이용하여 레이저 발사 시스템의 수명을 예측하므로, 노후한 레이저 발사 시스템의 사용으로 인해 발생하는 사고가 방지된다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 레이저 발사 시스템의 개략적인 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 레이저 발사 시스템의 구동 방법을 도시한 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 레이저 발사 시스템의 구동 방법을 설명한다.
먼저, 도 1을 참고로 하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 레이저 발사 시스템을 설명한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 레이저 발사 시스템은 제논 램프(xenon lamp)와 같은 플래시 램프(flash lamp)를 구비한 제1 레이저 발생부(10), 플래시 램프를 구비한 제2 레이저 발생부(20), 냉각수를 구비하고 있어 제1 및 제2 레이저 발생부(10, 20)의 플래시 램프의 온도를 적정 상태로 제어하는 냉각부(30), 냉각수(30)에 연결되어 있는 물 순환 감지부(41), 냉각수(30)에 연결되어 있는 수위 감지부(42), 냉각수(30)에 연결되어 있는 유속 감지부(43), 냉각수(30)에 연결되어 있는 온도 감지부(44),사용자의 선택 동작에 따라 출력되는 신호의 상태가 변하는 레이저 종류 선택부(45), 사용자에 의해 동작 상태가 출력 신호의 상태가 변하여, 선택된 제1 또는 제2 레이저 발생부(20)를 구동시켜 원하는 파장의 레이저를 조사하도록 하는 레이저 출력 스위치(46), 제1 및 제2 레이저 발생부(10, 20), 물순환 감지부(41), 수위 감지부(42), 유속 감지부(43), 온도 감지부(44), 레이저 종류 선택부(45) 및 레이저 출력 스위치(46)에 연결되어 있는 제어부(50), 제어부(50)와 연결되어 있는 경고부(60), 그리고 제어부(50)와 연결되어 있는 제1 및 제2 냉각수 제어부(80)를 구비한다.
제1 레이저 발생부(10)는 약 755㎚의 파장을 갖는 레이저를 생성하여 출력하고, 한 예로서, 롱펄스 알렉산드라이트 레이저(long-pulsed alexandrite laser)를 출력할 수 있다.
제2 레이저 발생부(20)는 약 1064㎚의 파장을 갖는 레이저를 생성하여 출력하고, 한 예로서, Q-스위치 엔디:야그 레이저(Q-switched ND:YAG laser)를 출력할 수 있다.
이러한 제1 및 제2 레이저 발생부(10, 20)는 각각 플래시 램프(flash lamp)와 플래시 램프에서 조사되는 빛을 모아 출력하는 크리스탈(crystal)으로 이루어진 레이저봉(laser rod), 레이저봉을 감싸게 위치하여 플래시 램프에서 방사되는 빛을 레이저봉 쪽으로 반사시켜 레이저 봉으로 빛을 모아주는 반사부를 구비하고 있고, 레이저봉에서 출력되는 레이저의 펌핑(pumping) 동작을 위해 레이저봉 양단에 위치한 전반사 미러와 부분 반사 미러를 추가로 구비하고 있다.
따라서, 플래시 램프의 양 단자에 연결되어 있는 전원부(도시하지 않음)에서 약 500 내지 700V의 고전이 충전되었다가 순간적으로 방전하면 플래시 램프가 점등되고, 플래시 램프의 빛 에너지는 레이저봉으로 공급되어 빛의 유도 방출이 일어나다.
유도 방출에서 나오는 빛은 전반사 미러와 부분 미러의 동작에 의해 레이저 발진이 행해져 유도 방출된 빛의 강도가 증폭되어 외부로 출력된다.
이러한 과정을 통해 위상, 파장 및 방향이 같은 나란한 빛만 출력되며, 이때 나오는 빛의 파장은 레이저봉의 고유 진동 주파수인 펌핑 파장(pump wavelength)의 크기에 의해 정해질 수 있다.
냉각부(30)는 제1 및 제2 레이저 발생부(10, 20)에 위치한 플래시 램프의 발열로 인한 제1 및 제2 레이저 발생부(10, 20)의 파손이나 오동작을 방지하는 것으로서, 냉각부(30)에 위치하는 냉각수의 순환을 제어하여 제1 및 제2 레이저 발생부(10, 20)에 위치한 각 플래시 램프의 온도를 설정 온도로 유지한다.
물순환 감지부(41)를 플로워 센서(flow sensor)를 사용하여, 냉각부(30)내에서 순환되는 냉각수의 흐름 상태에 따라 해당하는 상태의 신호를 출력한다.
수위 감지부(42)는 냉각부(30)의 냉각수의 수위를 감지하여 해당하는 크기의 수위 감지 신호를 출력한다.
유속 감지부(43)는 냉각부(30)의 냉각수의 유속을 감지하여 해당하는 크기의 유속 감지 신호를 출력한다.
온도 감지부(44)는 냉각부(30)의 냉각수의 온도를 감지하여 해당하는 크기의 온도 감지 신호를 출력한다.
레이저 종류 선택부(45)는 사용자가 제1 레이저 발생부(10)의 구동을 선택할 때와 제2 레이저 발생부(20)의 구동을 선택함에 따라 출력되는 신호의 상태가 변한다.
따라서 제어부(50)는 레이저 종류 선택부(45)에서 출력되는 신호의 상태를 이용하여 제1 및 제2 레이저 발생부(10, 20) 중에서 사용자에 의해 선택된 레이저 발생부를 판정한다.
레이저 출력 스위치(46)는 사용자에 의해 선택된 제1 또는 제2 레이저 발생부(10, 20)를 구동시키기 위한 구동 스위치로서, 본 실시예에서, 레이저 출력 스위치(46)는 사용자의 발 동작에 의해 온 상태와 오프 상태가 정해지는 풋 스위치(foot switch)이지만, 이에 한정되지 않는다.
제어부(50)는 레이저 출력 스위치(46)의 온 횟수(즉, 레이저 조사 횟수)를 계수하는 카운터(51)와 카운터(51)와 연결되어 계수된 온 횟수를 저장하는 저장부(52)를 구비하고 있다.
이러한 제어부(5)는 감지부(41-43)에서 출력되는 신호를 이용하여 냉각수의 상태를 판정하고, 카운터(51)에 의해 계수된 레이저 조사 횟수를 이용하여 제1 또는 제2 레이저 발생부(10, 20)의 수명을 판정한다.
또한, 레이저 종류 선택부(45)에서 출력되는 신호의 상태를 이용하여, 선택된 레이저의 종류에 맞게 냉각수의 온도를 설정 온도로 제어하고, 선택된 파장의 레이저가 출력되는 출력부로서 사용자가 손으로 잡고 원하는 부분에 레이저를 조사하는 핸드패드(hand piece)의 온도 또한 제어한다.
제어부(50)에 의해 경고부(60)의 냉각수의 상태가 비정상 상태로 판정되면, 제어부(50)로부터 출력되는 경고 신호에 의해 동작 상태가 변하여 사용자에게 냉각수의 상태를 알려준다.
이러한 경고부는 발광 다이오드 등과 같은 경고등이나 경고 문구 등을 표시하는 표시 장치일 수 있다.
제1 냉각수 제어부(70)는 냉각부(70) 내에 존재하는 냉각수의 온도를 제어하기 위한 것으로써, 냉각수를 가열하는 히터(heater)와 냉각수를 냉각시키는 팬(fan)을 구비할 수 있다.
제2 냉각수 제어부(70)는 해드피스 내에 존재하는 냉각수의 온도를 제어하기 위한 것으로써, 제1 냉각수 제어부(70)와 같이 냉각수를 가열하는 히터(heater)와 냉각수를 냉각시키는 팬(fan)을 구비할 수 있다.
이러한 구조를 갖고 있는 레이저 발사 시스템의 구동 방법을 도 2를 참고로 하여 설명한다.
도 2에 도시한 것처럼, 동작이 시작되면(S10), 제어부(50)는 물순환 감지부(41), 수위 감지부(42) 및 유속 감지부(43)에서 출력되는 감지 신호를 이용하여 냉각부(30)의 냉각수의 상태를 판정한다.
즉, 물순환 감지부(41)에서 출력되는 신호를 이용하여 냉각부(30)에서 냉각수가 정상적으로 순환되고 있는지를 판정하고, 수위 감지부(42)에서 출력되는 수위 감지 신호를 이용하여 냉각부(30)에 존재하는 냉각수의 양이 정상적으로 존재하는지를 판정한다. 또한, 유속 감지부(43)에서 출력되는 유속 감지 신호를 이용하여 냉각부(30)를 순환하고 있는 냉각수의 유속이 정상 상태인지를 판정한다.
따라서, 위의 감지부(41-43)를 이용하여 판정된 냉각수의 순환 상태, 냉각수의 양 및 냉각수의 유속 중 적어도 하나가 비정상 상태로 판정되면, 제어부(50)는 경고부(60)로 경고 신호를 출력하고(S13), 레이저 발사 시스템의 상태가 정상 상태로 전환되기 전까지 레이저 발사 시스템의 동작을 중지시킨다(S14).
이로 인해, 경고부(60)는 경고 신호에 따라 동작하여 경고등을 점등시키거나 표시 장치에 경고 문구를 출력하여 사용자에게 레이저 발사 시스템의 비정상 상태를 알려준다.
따라서, 사용자는 경고부(60)의 동작 상태를 확인하여 레이저 발사 시스템의 상태를 점검하므로, 레이저 발사 시스템에 필요한 조치가 신속하게 행해져 레이저 발사 시스템의 상태가 악화되는 것이 방지된다.
하지만, 단계(S12)에서 냉각수의 상태가 정상 상태로 판정되면, 제어부(50)는 저장부(51)에 저장되어 있는 레이저 조사 횟수에 관련된 데이터를 이용하여 현재 저장된 레이저 조사 횟수를 판정하고(S15), 판정된 레이저 조사 횟수를 설정값과 비교한다(S16).
판정된 레이저 조사 횟수가 설정값 이상일 경우, 제어부(50)는 레이저 발사 시스템의 수명이 설정된 수명에 다한 상태로 판정하여, 경고부(60)로 경고 신호를 출력하고(S17), 레이저 발사 시스템의 상태가 정상 상태로 전환되기 전까지 레이저 발사 시스템의 동작을 중지시킨다(S18).
따라서, 사용자에게 레이저 발사 시스템의 상태를 알려주고, 더 이상의 사용으로 인해 레이저 발사 시스템의 상태가 악화되는 것을 방지한다.
하지만, 단계(S16)에서, 판정된 레이저 조사 횟수가 설정값보다 적을 경우, 제어부(50)는 레이저 종류 선택부(45)에서 출력되는 신호를 판독하여(S19), 제1 및 제2 레이저 발생부(10, 20) 중에서 사용자에 의해 선택된 레이저 발생부가 어떤 것인지 판정한다(S20).
그런 다음, 사용자에 의해 판정된 레이저 발생부(10, 20)에 따라 냉각부(30)의 냉각수의 온도를 제어한다(S21).
예를 들어, 약 755nm의 파장의 레이저를 출력하는 제1 레이저 발생부(10)가 선택될 경우, 제1 레이저 발생부(10)의 동작에 가장 적합한 냉각수의 온도는 약 65도 내지 약 75도이고, 약 1064nm의 파장의 레이저를 출력하는 제2 레이저 발생부(12)가 선택될 경우, 제2 레이저 발생부(10)의 동작에 가장 적합한 냉각수의 온도는 약 60도 내지 약 70도이다. 따라서 제어부(50)에는 이미 제1 레이저 발생부(10)를 위한 설정온도(예, 약 65도 내지 약 75도)와 제2 레이저 발생부(20)를 위한 설정 온도(예, 약 60도 내지 약 70도)가 정해져 있다.
따라서, 제어부(50)는 온도 감지부(44)에서 출력되는 냉각수의 온도와 선택된 제1 또는 레이저 발생부(10, 20)에 따라 설정된 설정 온도를 비교하여, 냉각수의 온도가 설정 온도를 유지하도록 제1 냉각수 제어부(70)의 동작을 제어하는 제어 신호를 출력한다.
따라서, 온도 감지부(44)에 의해 판정된 현재 냉각수 온도가 설정 온도보다 낮을 경우, 제1 냉각수 제어부(70)에 존재하는 히터를 구동시켜 냉각수의 온도를 설정 온도까지 증가시키고, 판정된 현재 냉각수 온도가 설정 온도보다 높을 경우, 제1 냉각수 제어부(70)에 존재하는 팬을 구동시켜 냉각수의 온도를 설정 온도까지 감소시킨다.
그런 다음, 제어부(50)는, 제1 냉각수 제어부(70)의 구동 방식과 동일하게, 제2 냉각수 제어부(80)로 제어 신호를 출력하여 핸드 피드의 냉각수 온도를 제어한다(S22).
대안적인 예에서, 레이저 발사 시스템은 핸드 패드용 냉각수의 온도를 감지하는 별도의 온도 감지부를 추가로 구비하여, 핸드 피드의 냉각수 온도를 좀더 정확하게 제어할 수 있다.
다음, 제어부(50)는 레이저 출력 스위치(46)에서 인가되는 신호를 판독하여(S23), 선택한 제1 또는 제2 레이저 발생부(10)를 구동시켜 원하는 파장의 레이저를 출력하기 위한 스위치 구동 동작이 사용자에 의해 행해졌는지를 판정한다(S24).
따라서, 판정된 레이저 출력 스위치(46)의 상태가 온 상태일 때, 제어부(50)는 사용자에 의해 선택된 제1 또는 제2 레이저 발생부(10, 20)로 제어 신호를 출력하여 제1 또는 제2 레이저 발생부(10, 20)를 구동시킨 후, 냉각수 상태를 판정하는 단계(S11)로 넘어간다. 이로 인해, 원하는 파장의 레이저가 출력되어 사용자는 원하는 부분에 출력되는 레이저를 조사하게 된다.
이때, 카운터(51)는 레이저 출력 스위치(46)가 온 될 때마다 계수값을 '1'씩 증가시켜 저장부(52)에 저장하여, 레이저 조사 횟수를 계수한다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 제1 레이저 발생부 20: 제2 레이저 발생부
30: 냉각부 41: 물순환 감지부
42: 수위 감지부 43: 유속 감지부
44: 온도 감지부 45: 레이저 종류 선택부
46: 레이저 출력 스위치 50: 제어부
51: 카운터 52: 저장부
60: 경고부 70: 제1 냉각수 제어부
80: 제2 냉각수 제어부

Claims (3)

  1. 물순환 감지부, 수위 감지부 및 유속 감지부에서 출력되는 감지 신호를 이용하여 레이저 발사 시스템의 플래시 램프를 냉각하는 냉각부의 냉각수 상태를 판정하는 단계;
    상기 감지부를 이용하여 판정된 냉각수의 순환 상태, 양 및 유속 중 적어도 하나가 비정상 상태일 경우, 경고부로 경고 신호를 출력하여 냉각수의 비정상 상태를 알려주고 레이저 발사 시스템의 동작을 중지시키는 단계;
    상기 냉각수의 상태가 정상 상태일 경우, 레이저 조사 횟수를 판정하는 단계;
    상기 레이저 조사 횟수가 설정값 이상일 경우, 경고부로 경고 신호를 출력하고 레이저 발사 시스템의 동작을 중지시키는 단계;
    상기 레이저 조사 횟수가 설정값보다 적을 경우, 레이저 종류 선택부에서 출력되는 신호를 판독하여 제1 및 제2 레이저 발생부 중에서 사용자에 의해 선택된 레이저 발생부가 어떤 것인지 판정하는 단계;
    상기 사용자에 의해 판정된 제1 및 제2 레이저 발생부에 따라 정해진 설정 온도에 냉각수의 온도를 제어하는 단계;
    레이저 출력 스위치로부터 인가되는 신호를 판독하여 상기 레이저 출력 스위치가 동작하는지를 판정하는 단계; 및
    상기 레이저 출력 스위치가 동작할 경우, 사용자에 의해 선택된 제1 및 제2 레이저 발생부를 구동하는 구동 신호를 선택된 제1 및 제2 레이저 발생부로 출력하는 단계;를 포함하되,
    755nm의 파장의 레이저를 출력하는 상기 제1 레이저 발생부가 선택될 경우, 온도 감지부를 통해 냉각수의 온도를 65도 내지 75도로 조정하고, 1064nm의 파장의 레이저를 출력하는 상기 제2 레이저 발생부가 선택될 경우, 온도 감지부를 통해 냉각수의 온도를 60도 내지 70도로 조정하며,
    상기 레이저 조사 횟수 판정 단계는 레이저 출력 스위치의 동작 횟수를 계수하여 레이저 조사 횟수를 산출하는 것을 특징으로 하는 레이저 발사 시스템의 구동 방법.
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