KR102190554B1

KR102190554B1 - 저출력 레이저 치료기

Info

Publication number: KR102190554B1
Application number: KR1020130076081A
Authority: KR
Inventors: 김종원; 김정현; 서영석; 강상모
Original assignee: 원텍 주식회사
Priority date: 2013-06-28
Filing date: 2013-06-28
Publication date: 2020-12-14
Also published as: KR20150002357A

Abstract

본 발명은 저출력 레이저 요법(Low Level Laser Therapy)을 뇌-중추조직에 응용함으로서 제반 뇌신경 계통의 질병, 예를 들면 허혈성 뇌졸중, 외상성 뇌장애, 파킨슨 병, 알츠하이머 병, 인지장애, 우울병, 수면장애, 만성실어증 등을 비침습성 방법으로 치유할 수 있도록 하는 경두개 근적외선 치료(Transcranial Low Level Laser Therapy :TLT)를 위한 레이저 치료기에 관한 것이다.

Description

저출력 레이저 치료기{LOW LEVEL LASER THERAPY DEVICE}

본 발명은 근적외선 영역의 저출력 레이저 광을 이용하여 종래 난치로 알려져 있던 각종 뇌 중추계통 장애를 비침습적으로 치료하는 기술이다.

인체조직에 적색-근적외선 영역의 광선을 조사하면 생체조직의 창상. 염증, 부종 등이 치유되고, 말초신경통이 경감되는 등 많은 유익한 효과를 얻을 수 있다는 것이 증명되어 이 효과를 이용한 저출력 레이저 치료(Low Level Laser Therapy: LLLT)가 많은 주목을 받고 있다.

일반적으로 인체를 대상으로 하는 LLLT는 치유효과의 발현이 비교적 완만하여 치료기간이 길다는 결점은 있지만, 극히 안전하고 부작용이 없고 경제적이라는 특징이 있기 때문에 특히 비전문인에 의한 재택치료에 적합한 치료법으로 많은 기대를 모우고 있다.

LLLT는 적색~근적외선 (Near Infrared Radiation : NIR)영역의 광을 생체조직에 조사할 때, 그 부위의 혈류가 증가하고 ATP레벨이 현저히 높아지고 그 결과, 1)모세혈관의 생성이 활발해지고, 2)DNA의 생성이 촉진되며, 3) 혈액의 산소담지량(酸素擔持量)이 증가하고, 4)콜라겐과의 생성이 촉진되고, 5)인파류의 활동이 증가하고, 6)육아발생(tissue granulation)이 촉진되며,7) 식세포 작용 (phagocytosis)이 활성화 된다는 것이 확인되어 있다.

따라서 이 효과를 이용하면 결과적으로 1)세포조직의 신진대사의 활성화, 2)손상된 세포조직의 치유촉진 3)가령과 병변에 의핸 세포조직의 재생과 퇴화방지(rejuvnate) 4)세포조직의 면역력의 향상 등이 가능해지기 때문에 각종 질병의 치료를 비롯하여 재활치료 분야, 공중 보건 분야에 폭 넓게 응용될 수 있을 것으로 전망되고 있다.

이러한 NIR 에너지의 광-생물효과는 이 파장 범위의 광이 생체조직에 입사하면 그 광 에너지(photon)가 세포내의 세포막과 미트콘드리어(Mitochondria)내부의 사이토크롬 C 산화효소(Cytochrome C Oxidase : CCO)과 포피린(Porphyrins)등에 흡수되어 일중항 산소(singlet oxygen)을 발생하고, 세포막과 미트콘데리아 막 간의 전위경사를 조성하여 세포막의 투과성이 증가되고 ATP (Adenosine Triphosphate)의 레벨이 상승시킨다는데 원인이 있는 것으로 밝혀져 있다. 복합효소체 CCO는 두 개의 동 중심(copper center)인 CuA와 CuB에서 각 각 830nm(NIR)와 665nm(적색광) 에 최대 흡수점이 있는데 이것이 주 광수용체(photoacceptor)로 작용하는 것으로 보고 있다. 따라서 LLLT에 적합한 광 에너지는 파장범위는 대체로 600~850nm인 적색~NIR 영역이고 인가 에너지량은 대체로 4~6J/㎠ 범위 인 것으로 알려져 있다.

이와 같은 LLLT 효과는 대뇌의 세포조직에 대해서도 당연히 기대할 수가 있는데, 특히 뇌경색환자(AIS)와 외상성 뇌장애(TBI)환자의 치료와 재활훈련을 비롯하여 파킨슨 병(PD), 알츠하이머 병(AD), 우울병, 기억상실증, 불면증, 심적외상후 스트레스 정신장애(PTSD), 측색경화증(FALS),만성실어증, 등 많은 퇴행성 뇌신경장애의 치료에 응용할 수 있다는 것이 보고되어 있다.

건강한 뇌 조직 세포는 미토콘드리어(Mitochondria)가 산소를 흡수하여 ATP를 생성한다. 뇌경색 등으로 혈류가 차단된 세포는 산소부족으로 사멸하게 되는데 NIR를 조사하는 경우, 미토콘드리어는 광 에너지를 흡수하여 양자 전위를 발생하고 그 결과 ATP가 생성되어 손상된 신경세포를 소생시키는 것으로 알려져 있다. 이 밖에도 NIR를 조사하는 경우, 시신경 장애가 개선되고, 임파구의 ATP레벨이 상승하고, 도파민(dopamene) 작동성 신경세포에 대한 보호효과가 있으며, 신경세포의 발아(sprouting)와 이동성(migration)이 촉진된다는 등의 효과도 보고되어 있다.

LLLT기술을 뇌조직 관련 질병의 치료에 응용하는데 있어서 가장 큰 장애는 뇌실질이 두피와 두개골 그리고 경막, 지주막 등에 의해 보호되어 있어서 직접 광 에너지를 인가할 수가 없다는 점이다. 따라서 광원을 두피 밖에 두고 두개골을 경유하여 대뇌실질에 광 에너지를 투사하는 경두개골 레이저 요법(Transcranial Low Level Laser Therapy : TLT) 또는 경두개골 근적외선 요법(Transcranial Near-infrared Laser Therapy : NILT)이 제안되어 있다. 이 방법은 두개골을 열지 않고서도 대뇌의 질환을 치료할 수가 있기 때문에 본질적으로 비침습성 치료에 속하며, 환자에게 주는 심적 육체적 부담이 적고 극히 경제적이라는 특징이 있다.

TLT는 종래의 약물치료나 이화학치료로서는 난치로 알려져 있는 뇌중추계통의 퇴행성, 만성질환의 치료에 효과가 있다는 것이 많은 in vivo 실험에서 밝혀져 있다.

TLT는 광원이 두피 밖에 위치하며 그 방출 광은 두피, 골막, 두개골, 지주막 연막 등을 지나서 뇌질에 도달한다. 따라서 광 에너지는 이러한 많은 조직층을 경유해 오면서 흡수, 산란되고 그 나머지가 대뇌피질에 도달하게 된다. 상기한 바와 같이 두피에 투사되는 광 에너지의 97% 이상은 대뇌피질에 도달하기 전에 흡수 또는 산란으로 소모된다.

지금까지의 보고에 의하면 이 영역의 광 에너지가 생체조직에 유의한 광-생체 효과를 나타내기 위해서는 대체로 3~50mW/㎠ 범위의 강도로 2~4J/㎠ 범위가 대뇌피질에 투사되어야 한다. 따라서 본 발명에서는 위의 조건을 갖춘 광 빔이 대뇌피질 표면에 형성될 수 있는 에플리케이터(applicator)를 구현하여야만 한다. 상기와 같은 출력의 고에너지는 두피와 두개골층에서 열로 발산하게 된다.

발생한 열은 전도와 대류에 의해 발산되기 때문에 발산열량과 발생열량이 평형 되는 시점에서 온도상승은 멎는다. 그러나 발생열의 발산속도가 늦을 때는 온도상승이 계속되어 투사된 부위의 세포조직이 과열되고 심하면 화상을 입을 수도 있다. 따라서 효과적인 TLT를 위해서는 광 투사 부위에 대한 적절한 냉각수단이 필요하다.

전자소자의 냉각수단으로는 전도와 대류에 의한 자연냉각방식, 대기를 강제순환시켜 냉각하는 공냉방식, 액체를 순환시키는 액냉방식, 그리고 펠티어 소자(Peltier)를 이용하는 고체냉각방식(Thermo Electric Cooler : TEC) 등을 생각할 수 있으나, 시스템의 간편성과 경제성을 동시에 만족할 수 있는 적절한 방열 시스템의 개발이 주요과제의 하나가 된다.

또한 TLT용 광 에너지 에플리케이터는 모든 광원이 각 개인에 따라, 질환에 따라 최적합 한 위치에 고정시킬 수 있어야 할 것은 물론이지만, 비전문인이라도 간편하게 조작할 수 있고 안전하며 경고하고 유지비와 제작비가 염가인 구조로 되어 있어야만 한다.

두피에 투사된 광 에너지는 대뇌피질에 도달 할 때 까지 도중의 세포조직에서 97% 이상이 흡수되어 열로 변하고 나머지 3% 가 대뇌피질에 입사하여 ATP 증산에 기여한다. 여러 실험결과에 의하면 효과적인 LLLT를 위해서는 대체로 2~25mW/㎠ 범위의 광 파워, 보다 여유 있게는 1~50mW 범위의 광 파워를 대뇌 피질에 인가하여야 하는데 이 값은 상기한 바와 같이 두피에 투사된 광 파워의 3%에 지나지 않는다. 따라서 두피에는 최소한 66~833mW, 바람직하게는 33~1666mW/㎠의 광 파워를 투사할 필요가 있다.

지금, 이 투사광의 97% 가 두피와 두개골에서 열로 변한다고 가정한다면 투사부위에는 매초 0015~038 cal/㎠의 열이 발생한다고 불수 있다. 이 열은 두피, 두개골 그리고 경막 등의 온도를 상승 시켜서 원치 않는 부작용을 초래할 수가 있는데, 특히 두피층은 최외부에 있으며 두께가 엷은 까닭에 온도 상승속도가 빨라서 화상을 입게 될 위험이 있다. 따라서 레이저 광 조사 시에는 조사부위를 적절히 냉각하여 온도상승을 방지할 필요가 있다.

따라서 보다 효과적인 치료를 위해서 수 10mW/㎠이상의 광 파워를 대뇌피질에 공급해야 할 경우, 두피에는 수100mW/㎠ 이상의 큰 광 에너지를 투사할 필요가 있는데, 이때는 보다 적극적인 강제냉각 수단을 강구할 필요가 있다. 이것을 위해서는 대형 방열체(heat sink)를 사용한 강제공냉방식, 고체냉각소자(Thermo Electric Cooler : TEC)를 사용한 고체-공냉 방식, 강제액냉방식 등이 고려될 수 있다.

이 중에서 강제액냉방식은 두부를 냉각수 층으로 덮고 발광 소자를 그 속에 넣어 치료 시에는 물 층을 뚫고 광을 두피에 투사하는 방법인데, 두피온도의 상승방지를 위해서는 가장 효과적이기는 하나 냉각수와 냉각수 용기의 투명도 관리, 누수에 따른 위험부담, 복잡한 냉각수 순환 시스템의 필요성 등으로 매우 불편하고 고가인 설비가 되기 쉽다.

강제공냉방식은 투사부위의 두피면에 투명 방열체를 부착하여 복사와 대류에 의한 방열을 최대화시킴으로서 두피의 과열을 방지하는 것인데, 가장 간편한 방식이기는 하나 대형 방열체를 필요로 하고 송풍 팬을 가동시켜야 한다는 결점이 있다.

비교적 소형의 방열체로서도 효과적인 냉각이 가능한 것으로서는 펠티어모듈(Peltier Module)로 대표되는 고체냉각소자(Thermo Electric Cooler : TEC)를 이용한 고체냉각방식이 있다. 펠티어소자는 구조가 매우 간단하고 동작회로도 간편하게 구성할 수 있기 때문에 적절한 공냉방식을 병용한다면 두부 피부 표면의 온도상승을 매우 효과적으로 억제할 수가 있다.

본 발명은 상기중에서 고체냉각방식을 채택한 TLT치료기에 관한 것으로 극히 간편한 구성으로서도 효과적인 TLT가 가능하다.

이 치료기는 도면1과 도면12와 같이 복수개의 광 에플리케이터 셀(21, Light Applicator Cell: LAC)을 탄성재료로 된 캡 형의 기판(20)에 배열하여, 이 캡을 쓰고 고정 스트랩(11)을 조이면, 모든 에플리케이터 셀(21)가 도면 9와 같이 두피에 밀착하여 각 에플리케이터 셀(21)의 광 빔이 두피와 두개골에 투사되도록 되어 있다.

각 에플리케이터 셀(21)은 도면3,4,5,6과 갈이 단일 또는 복수개의 발광소자를 단일 또는 복수개의 고체냉각소자(211)와 함께 조립된 구조로 되어 있다. 발광소자(212)로서는 레이저 다이오드(LD)를 주로 사용하지만 발광 다이오드(LED)를 사용할 수도 있다.

치료시에는 에플리케이터 셀(21)에서 LD가 작동하여 레이저 광이 두피에 투사되는데, 이 때 고체냉각소자(211)도 동시에 작동하여 레이저 광에 의한 발열을 흡수함으로서 두피의 온도가 일정치 이상 상승하지 않도록 하는 것이 특징이다. 보다 상세하게는 고체냉각소자(211)의 냉극(cold electrode)에는 투명재료로 된 투명 냉각판(213)이 부착되어 있으며 고체냉각소자(211)에 의해 항상 설정 온도로 냉각되어 있다. 치료 시에는 이 투명 냉각판(213)은 항상 두피에 밀착되어 두피의 온도를 설정온도로 유지하고 있는데 발광소자(212)의 레이저 광은 이 투명 냉각판(213)을 통과하여 두피에 투사된다. 투명 냉각판(213)은 무색투명함으로 레이저 광은 감쇄 없이 통과하지만, 두피에 발생한 열은 신속히 흡수하여 고체냉각소자(211)의 온극에 전달된다. 따라서 두피를 설정온도 이상으로 상승시키는 열 에너지는 고체냉각소자(211)의 온극(hot electrode)으로 이송되어 거기 부착되어 있는 방열체(heat sink)에 의해 대기 속으로 방출된다.

발광소자(212)는 미트콘레리어의 흡수파장이 포함되는 630nm~904nm 영역에서 가급적 현재 상용화 되어 있는 품목을 선택하되, 그 광 출력은 두개골을 경유하여 대뇌피질에 형성하는 면적당 강도가 001~50mW/㎠ 범위가 될 수 있는 것을 채택한 다. 전술한 바와 갈이 두피에 투사된 광 에너지 중에서 3% 정도가 대뇌두피에 인가됨으로 필요로 하는 발광소자(212)의 출력은 03~1600mW 범위가 된다. 투사광의 광-생체효과는 치료대상과 환경조건에 따라 차이 커서 대뇌피질이 필요로 하는 광 에너지의 분산도 매우 크다. 따라서 발광소자(212)의 소요 출력은 상기 범위를 초과할 수도 있다. 또, 발광소자(212)는 주파장과 출력범위가 동일하면 LED로서도 대치 가능하다.

고체냉각소자(211)는 투명 냉각판(213)이 접촉하는 범위의 두피를 대기온도 35도에서 4~25도 범위로 유지할 수 있는 품목을 택하되 최대냉각 용량은 발광소자(212)의 출력에 맞추어 선정한다.

모든 에플리케이터 셀(21)은 도면 1과 같이 탄성소재로 된 캡 모양의 회로기판을 겸한 내부 캡(20)에 적절한 간격으로 배열, 부착하되 도면 7, 8처럼 투명냉각판(213)측은 내부 캡(20)의 내측 면에, 방열체(215)는 내부 캡(20)의 외측 면에 오도록 한다. 내부 캡(20)은 시용시에 고정 스트랩(11)으로 환자의 두부에 고정되는데, 내부 캡(20)에 장착되어 있는 모든 에플리케이터 셀(21)의 투명 냉각판(213)이 일정한 압력으로 두피에 압착이 되도록 구성된다.

외부 캡 기체(10)는 경질 풀라스틱 소재로 만들어지며 내부 캡(20) 위에 간격편(202)를 지지체로 하여 1~5cm 범위의 간격을 두고 덮어 쉬운다. 외부 캡 기체(10)는 내부 캡(20)을 보호하는 동시에 내부 캡(20)과의 사이에 만들어진 공간을 통해 냉각용 공기를 유통시키는 작용을 한다.

상기 내부 캡(20)과 외부 캡 기체(10)은 용도와 냉각방식에 따라, 각 각 상
이한 구성과 형태가 될 수 있으며 본 설명서의 도면에 표시된 것은 그 대표적인 사례에 불과하다.

TLT가 각종 뇌 중추관련 만성질환에 효과적이고 경제적인 비침습성 치료수단으로 특히 재활치료에 최적합한 특성을 지니고 있음에도 불구하고 광에 대해서는 거의 불투명체인 두피, 두개골, 경막 등을 경유하여야만 대뇌피질에 광 에너지를 전달할 수 있다는 문제점 때문에 아직 널리 활용되지 못하고 있다. 특히 지금까지는 광 빔에 의한 두피와 두개골의 과열현상을 적절히 해결할 경제적 수단이 실용화되지 못하여 임상에 활용하기에는 어려움이 많았다. 본 발명은 고체냉각소자를 사용한 효과적인 두피냉각 방식을 채택하는 동시에 치료기를 캡 형으로 구성하여 일반 환자나 비전문인이 간편하게 장소와 시간에 구애됨이 없이 시술할 수 있도록 함으로써 정신신경계 환자의 치료와 재활분야에 널리 기여할 수 있을 것으로 사료된다.

도 1 내지 도 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 저출력 레이저 치료기이다.

삭제

본 발명은 대뇌 피질에 레이저 광을 전달하기 위해 LD 또는 LED로 구성된 복수개의 발광소자(212)가 장착된 에플리케이터 셀(21); 복수개의 에플리케이터 셀이 두피에 밀착될 수 있도록 한 탄성 재료로된 내부 캡(20); 에플리케이터 셀(21)이 부착된 내부 캡(20)은 경성 플라스틱으로 된 외부 캡(1)에 장착되고; 환자의 두부에 장착할 수 있는 외부 캡 기체(10); 외부 캡 기체(10)에 장착하고 사용자의 두부에 고정할 수 있는 고정 스트랩(11); 및 제어유닛에 의해 제어되며, 에플리케이터 셀(21)은 고체냉각방식을 이용한 고체냉각소자(211, Thermo Electric Cooler : TEC)를 이용한 고체냉각소자(211)와 결합되어, 상기 복수개의 발광소자(212)의 레이저 광이 조사된 두피를 냉각시키기 위한 투명 냉각판(213); 및 고체냉각소자(211)와 결합되어, 투명 냉각판(213)으로부터 전달된 열을 방출시킬 수 있는 방열체(215);를 포함한다.
본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용은 이하의 실시예를 들어 상세히 설명한다.
본 본 발명 TLT 치료기는 자연 대류에 의한 공냉방식을 채택한 것으로서 도1 과 같이 복수개의 소형 광 에플리케이터 셀(21, Light Applicator Cell: LPC )를 탄성재료로 된 내부 캡(20)에 어레이 형으로 부착하여 경성 플라스틱으로 된 외부 캡(10)에 고정시킨 구조로 되어 있다. 치료 시에는 이 캡을 도 2와 같이 환자의 두부에 장착하고 제어유닛(3)을 접속하여 각각의 진료목적에 최적합한 광 에너지를 두부에 투사한다.

에플리케이터 셀(21)은 도면3 및 도면4처럼 복수개의 발광소자(212)와 1개의 고체냉각소자(211), 고체냉각소자(211)의 방열을 위한 방열체(215), 레이저 광 투사 부위의 접촉냉각을 위한 투명 냉각판(213), 그리고 상기 부품을 고정하고 배선하는 회로판(214), 발광소자(212) 상호간을 접속하기 위한 결합단자(216)로 구성되며, 두께 1~2 cm, 면적 5~20㎠ 크기인 소형 원판형 모듈으로 되어 있음을 특징으로한다.

발광소자(212)는 파장범위가 대체로 630nm~904nm 범위, 바람직하게는 780nm~840nm 범위에 속하고, 그 광 출력은 대체로 0.3~1600mW 범위, 바람직하게는 30mW~100mW 의 범위에 들어있는 것을 선택한다. 이 경우, 대뇌피질에 투사되는 광 파워는 대체로 1~50mW/㎠ 범위가 된다.

고체냉각소자(211)는 상온에서 면적 5~20cm 범위의 두피를 I=100mA이내의 전류로 4℃ 정도로 유지할 수 있으며 냉각용량이 대체로 1W 정도인 소자를 사용한다.

고체냉각소자(211)의 온극에는 방열체(215)를, 냉극에는 투명 냉각판(213)을 접착시킨다. 투명 냉각판(213)은 비교적 열전도율이 높은 무색투명한 재질로 된 두께 02~2mm 정도의 박판으로 한다.

각 에플리케이터 셀(21)은 결합단자(216)를 사용하여 복수 개를 서로 결합시켜 필요한 치료 부위를 카버 할 수 있는 넓이의 어레이를 형성할 수 있다. 어레이에 필요한 에플리케이터 셀(21)의 수는 발광소자(212)의 출력, 조사대상 부위의 면적 그리고 치료대상에 따라 결정된다. 또한 부위를 한정하여 특정 발광소자(212)를 개별적으로 발광토록 회로를 구성할 수도 있다.

에플리케이터 셀(21)은 도면7, 도면8처럼 방열체(215)가 내부 캡(20)의 외면
에, 투명 냉각판(213) 은 내부 캡(20)의 내면을 향하도록 캡 면에 고정시킨다. 내부 캡(20)은 탄성소재로 되어 있어서 두부에 착용하여 고정 스트랩(11)을 매면 도면9처럼 모든 에플리케이터 셀(21)이 두피에 밀착되도록 되어 있다. 사용할 때는 모든 에플리케이터 셀(21)의 투명 냉각판(213)이 두피 내의 혈류를 차단할 정도의 압력으로 두피를 압박할 수 있도록 고정 스트랩(11)을 단단히 조인다. 이렇게 하면 투명 냉각판(212)의 압력에 의해 두피내의 모세혈관이 차단됨으로 헤모글로빈에 의한 광 빔의 흡수손실이 적어져서 두피에서의 발열량이 줄어드는 동시에 대뇌피질에 인가되는 광 에너지가 그 만큼 증가하게 된다.

치료를 위하여 레이저 광을 투사할 때는 사전에 고체냉각소자(211)에 동작전류 I를 인가하여 고체냉각소자(211)를 작동시킨 후, 일정한 시간간격을 두고 발광소자(212)를 on 한다. 발광소자(212)의 레이저 광은 투명체인 투명 냉각판(213)을 통과하여 두피에 조사되어 레이저 광 투사점을 가열하지만 투명 냉각판(213)에 의해 열이 흡수되기 때문에 일정치 이상의 온도상승은 없다. 고체냉각소자(211)는 귀환 온도제어회로가 부착되어 있어서 고체냉각소자(211)의 냉극이 항상 일정치가 되도록 I를 자동 제어한다.

에플리케이터 셀(21)은 용도에 따라 여러 가지 구성을 채택할 수가 있는데, 예를 들면 도면5처럼 1개의 대출력 발광소자(212)에 복수개의 고체냉각소자(211)를 사용하는 방법, 도면6처럼 1개 또는 복수개의 고체냉각소자(211)에 1개 또는 복수개의 광섬유 결합 LD(Fiber coupled LD)를 사용하는 방법 등을 선정할 수도 있다.

발광소자(212)는 LD 대신에 LED를 사용할 수도 있는데, 그 파장 범위는 LD와 동일한 파장영역의 것을 선택한다.

대뇌피질에 인가하는 광 에너지는 치류 대상에 따라 각 각 최적치가 존재할 수가 있다. 본 발명에서는 도면11처럼 발광소자의 작동시간을 단속시킴으로서 환부에 인가되는 총 에너지 량을 조절한다. 도면12는 이것을 위한 제어/전원 유닛 3의 블록도이다.

여기서 전원부(31)은 전지(312)와 회로 모듈(311)로서 구성되며 회로 모듈( 311)에는 인버터 회로, 레귤레이터 회로 등이 내장되어 있어서 전지 전원으로부터 고체냉각소자(211)를 위한 구동전압

과 LD 소자를 위한 구동전압

를 생성하여 스위치(33)에 공급한다.

스위치(33)에는 게이트(331)과 게이트(332)이 제어부 32에서 보내온 TEC 트리거 신호

과 발광소자(212) 트리거 신호

에 의해 on, off 되어 도면11과 같이 주기 T로 반복하는 길이가 각 각

와

인 고체냉각소자(211) 구동전압

와, 발광소자(212) 구동전압

로 만들어져서 전원케이블(301)에 보내진다.

와

는 도면11과 같은 주기가 긴 펄스 형으로 되어 있는데, on/off 시점을 결정하는

는 제어부(32)에 의해 제어되어 각 각의 치료에 최적합한

와

를 제공한다.

도면11에서

가 발광소자(212)의 작동기간을 나타내는데, 주기 T와 도통율

그리고 총 도통기간

는 치료부위에 인가되는 광 에너지 량을 나타내며 이 값은 각 치료대상에 따라 최적치가 존재한다. 이 최적치에 관한 데이터는 과거의 임상결과와 문헌 등으로부터 도출되어 외부저장수단(323)에 저장되어 있으며, 필요에 따라 입력수단(324)에 의해 호출되어 컨트롤러(322)에 의해 트리거 신호

,

를 생성하는데 사용된다.

는 고체냉각소자(211)의 작동기간을 나타내는데, 투사부위의 냉각도는

에 비례한다.

1 외부 캡(Outer Cap) 10 : 외부 캡 기체(Outer Cap Base)
11 : 고정 스트랩(Fixing Strap) 12 : 스트렙 걸이(Strap Clamp)
2 : 내부 캡(Inner Cap) 20 : 내부 캡 기체(Inner Cap Base)
201 : 송풍구, 배출구 21 : 에플리케이터 셀
211 : 펠티어 소자(Peltier Element) 212 : 발광소자
213 : 접촉냉각판( Touch-Cool Plate) 214 : 회로판(Circuit Board)
215 : 방열체(Heat Sink) 216 : 결합단자(Connector)
221 : 송풍구(Air Inlet) 223 : 배풍구(Air Outlet)
3 : 제어 유닛 30 : 본체(Main Body)
31 : 전원부 301 : 전원/신호코드
311 : 레귤레이터 312 : 전지
32 : 제어부 322 : 컨트롤러
323 : 외장 메모리 324 : 키패드
325 : LCD 33 : 변환부
331 : 펠티어 소자 스위치 332 : LD 스위치

Claims

저출력 레이저 치료기에 있어서,
대뇌 피질에 레이저 광을 전달하기 위해 LD 또는 LED로 구성된 복수개의 발광소자가 장착된 에플리케이터 셀; 상기 복수개의 에플리케이터 셀이 두피에 밀착될 수 있도록 한 탄성 재료로된 내부 캡; 상기 에플리케이터 셀이 부착된 상기 내부 캡은 경성 플라스틱으로 된 외부 캡에 장착되고; 환자의 두부에 장착할 수 있는 외부 캡 기체; 상기 외부 캡 기체에 장착하고 사용자의 두부에 고정할 수 있는 고정 스트랩; 및 제어유닛에 의해 제어되며,
상기 에플리케이터 셀은,
고체냉각방식을 이용한 고체냉각소자(Thermo Electric Cooler : TEC)를 이용한 고체냉각소자와 결합되어, 상기 복수개의 발광소자의 레이저 광이 조사된 두피를 냉각시키기 위한 투명 냉각판; 및
상기 고체냉각소자와 결합되어, 상기 투명 냉각판으로부터 전달된 열을 방출시킬 수 있는 방열체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 저출력 레이저 치료기.
제 1항에 있어서,
상기 외부 캡 기체는 상기 내부 캡에 형성되는 간격편에 의해 지지되어 상기 내부 캡과 외부 캡 기체 사이에 공기가 유통될 수 있는 공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 저출력 레이저 치료기.
제 1항에 있어서,
상기 고체냉각소자는 펠티어 소자인 것을 특징으로 하는 저출력 레이저 치료기.
삭제