KR102372081B1 - Light irradiation apparatus for treatment of otitis media - Google Patents

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Abstract

중이염 치료를 위한 광조사 장치가 개시된다. 중이염 치료를 위한 광조사 장치는, 다파장 레이저 광을 생성하기 위하여 각기 서로 다른 파장의 레이저 광을 출력하는 복수의 레이저 다이오드, 복수의 레이저 다이오드로부터 출력되는 복수의 레이저 광을 하나의 레이저 광으로 합성하여 출력하는 빔 합성기 및 빔 합성기로부터 출력된 레이저 광이 조사되는 영역에 균일하게 조사되도록, 레이저 광의 빔 패턴의 세기 분포를 균일화시켜 치료용 광을 생성하여 출력하는 빔 균일화기를 포함하되, 복수의 레이저 다이오드는 제1 파장의 레이저 다이오드 한쌍, 제2 파장의 레이저 다이오드 한쌍 및 제3 파장의 레이저 다이오드 한쌍을 포함하고, 빔 합성기는 파장별 한쌍의 레이저 다이오드로부터 입력되는 동일 파장인 한쌍의 레이저 광을 동일 위상(in-phase) 결합하여 출력함으로써, 출력 파워를 최대 2배까지 증가시킨다.A light irradiation device for the treatment of otitis media is disclosed. A light irradiation device for treating otitis media synthesizes a plurality of laser diodes each outputting laser beams of different wavelengths and a plurality of laser beams output from the plurality of laser diodes into one laser beam to generate multi-wavelength laser beams and a beam equalizer for generating and outputting treatment light by equalizing the intensity distribution of a beam pattern of laser light so that the laser light output from the beam synthesizer is uniformly irradiated onto the irradiated area, and a plurality of lasers The diode includes a pair of laser diodes of a first wavelength, a pair of laser diodes of a second wavelength, and a pair of laser diodes of a third wavelength, and the beam synthesizer generates a pair of laser beams of the same wavelength input from the pair of laser diodes for each wavelength. By outputting in-phase combined, the output power is increased by up to 2x.

Description

중이염 치료를 위한 광조사 장치{Light irradiation apparatus for treatment of otitis media}Light irradiation apparatus for treatment of otitis media

본 발명은 중이염 치료기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 생물막 (Biofilm)을 억제 유도하는 광생물변조(PBM: photobiomodulation)를 이용한 중이염 치료를 위한 광조사 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for treating otitis media, and more particularly, to a light irradiation device for treating otitis media using photobiomodulation (PBM) that inhibits and induces biofilm.

도 1은 귀의 구조 및 중이염 종류를 나타낸 도면이다.1 is a view showing the structure of the ear and the type of otitis media.

도 1을 참조하면, 귀는 외이, 중이 및 내이로 구성되어 있으며, 이중에서 가운데 공간인 중이 강내에 발생하는 모든 염증을 중이염(otitis media)이라 한다. 중이염은 갑작스럽게 유발된 염증에 의한 급성 중이염, 물이나 고름 같은 삼출액에 의한 삼출성 중이염 및 만성적 염증에 의한 만성중이염으로 구별된다. 이러한 중이염의 발생은 다양한 원인에 의하여 발생하는 이관(유스타키오관)의 기능 저하로 인하여 균이나 바이러스가 침투하여 염증이 생기는 경우로, 고열, 두통, 어지럼증, 고막천공, 이루를 초래하며, 난청을 야기한다.Referring to FIG. 1 , the ear is composed of an outer ear, a middle ear, and an inner ear, and all inflammation occurring in the middle ear cavity, which is the middle space, is called otitis media. Otitis media is classified into acute otitis media caused by sudden inflammation, otitis media with effusion caused by exudates such as water or pus, and chronic otitis media caused by chronic inflammation. Otitis media occurs when bacteria or viruses penetrate and become inflamed due to a decrease in the function of the ear canal (Eustachian tube) caused by various causes, resulting in high fever, headache, dizziness, perforation of the eardrum, ear canal, and hearing loss. do.

중이염에 관여하는 세균으로, Streptococcus pneumonia(S. pneumonia), Haemophilus influenzae(H. influenzae), Moraxella catarrhalis(M. catarrhalis) 등이 대표적이며, 대부분의 박테리아 특성으로 알려진 바와 같이, 이들 세균 또한 생존환경 조건이 열악해지면, 생물막(biofilm) 형태로 표현형을 변화시켜 생존가능성을 높이고 균의 서식을 가속화시킨다. 그리고, 이미 형성된 생물막은 외부의 물리, 화학적 자극에 대한 방어력을 증가시키기 때문에, 일반적인 물리적 방법으로 제가하기 어려울 뿐만 아니라, 독성이 매우 강한 항균제를 사용하거나 많은 양의 항균제를 사용하여야만 일시적으로 제거가 가능하다.As the bacteria involved in otitis media, Streptococcus pneumonia ( S. pneumonia ), Haemophilus influenzae ( H. influenzae ), Moraxella catarrhalis ( M. catarrhalis ), etc. are representative. As most of the bacterial characteristics are known, these bacteria are also living environment conditions When this condition becomes poor, the phenotype is changed in the form of a biofilm to increase the viability and accelerate the colonization of the fungus. And, since the already formed biofilm increases the defense against external physical and chemical stimuli, it is difficult to remove it with a general physical method, and it can be temporarily removed only by using a highly toxic antibacterial agent or a large amount of antibacterial agent Do.

임상에서 중이염을 치료하는 경우, 만성 또는 중증 중이염을 앓는 환자는 고막(tympanic membranes)을 의도적으로 천자(puncture)시키고, 주로 고막천공술 튜브로 언급되는 배액관을 삽입하기도 하나, 일반적인 중이염 진단의 경우, 경구용 항생제인 AUGMENTIN(아목시실린 및 클라부란산)과 국소용 항생제인 FLOXIN(오플록사신)이 주로 처방되고 있고 있다.In clinical treatment of otitis media, patients with chronic or severe otitis media intentionally puncture the tympanic membranes and insert a drainage tube, often referred to as a tympanostomy tube. AUGMENTIN (amoxicillin and clavuranic acid) and FLOXIN (ofloxacin), a topical antibiotic, are mainly prescribed.

한편, 적외선 광원 및 LED 광원의 항염증 효과는 이미 여러 연구에서 발표되었고, 임상에서도 중이염 치료를 위해 사용되고 있으며, 치료 효율을 개선시키기 위한 여러 기술이 제시되고 있다.On the other hand, the anti-inflammatory effects of infrared light sources and LED light sources have already been reported in several studies, are being used for the treatment of otitis media in clinical practice, and several techniques for improving treatment efficiency have been proposed.

이와 관련하여, 선행기술로서 LED 광원을 이용한 중이염 치료장치(한국등록특허 제10-1903501), 비염 또는 중이염 치료를 위한 광선치료기(한국등록특허 제10-1431201), 휴대용 중이염 치료기(한국등록특허 제10-1954236호), 중이염 예방 및 치료가 가능한 이어폰(한국등록특허 제10-1912166호)가 제안된 바 있다.In this regard, as prior art, a device for treating otitis media using an LED light source (Korean Patent No. 10-1903501), a phototherapy device for treating rhinitis or otitis media (Korea Patent No. 10-1431201), and a portable otitis media treatment device (Korean Patent No. 10-1954236) and earphones capable of preventing and treating otitis media (Korea Patent No. 10-1912166) have been proposed.

LED 광원을 이용한 중이염 치료장치의 경우, 임상에서 사용 중인 근적외선 중이염 치료 대체용으로서 가격대비 성능과 배터리로 휴대 가능한 장치 개발로 LED 광원이 중이 내 염증반응을 억제시켜 중이염을 치료할 수 있다는 예측만 제시하고 있을 뿐, 생물막을 비롯한 실제 실험 결과가 언급되지 않았다. 비염 또는 중이염 치료를 위한 광선치료기도, 근적외선 등의 광선을 이용한 비염이나 중이염 치료시 활동의 제약을 해결할 수 있는 광선치료기 개발이지만, 활동 제약이 수반되었던 기존 광선치료기의 단점만 공략하고 실제로 중이염 효과는 증명하지 못했다. 휴대용 중이염 치료기의 경우도, IR LED를 이용한 이어폰타입으로 방열효율을 개선시키고, 휴대성 및 편의성 증진시킨다는 이염 치료 효율성 예측만 제시하고 있을 뿐 치료 데이터가 없다. 중이염 예방 및 치료가 가능한 이어폰의 경우, 스피커의 음향 방출 때 발광부가 빛을 발광하고 제어할 수 있는 중이염 예방 및 치료가 가능한 중이염 치료의 효율성 예측만 제시하고 있을 뿐 이 기술도 전술한 기술들과 마찬가지로 실제 치료 데이터는 언급하지 않다.In the case of an otitis media treatment device using an LED light source, as an alternative to the treatment of near-infrared otitis media used in clinical practice, the development of a device that is portable with a price-performance ratio and a battery only suggests that the LED light source can treat otitis media by suppressing the inflammatory reaction in the middle ear. However, actual experimental results, including biofilms, were not mentioned. Although a phototherapy device for the treatment of rhinitis or otitis media, and a phototherapy device that can solve the limitations of activity in the treatment of rhinitis or otitis media using light rays such as near infrared rays, only the disadvantages of the existing phototherapy devices, which were accompanied by activity restrictions, are attacked, and the effect of otitis media is actually reduced. could not prove In the case of a portable otitis media treatment device, it is an earphone type using IR LED, which improves heat dissipation efficiency and improves portability and convenience. In the case of earphones capable of preventing and treating otitis media, only the prediction of the effectiveness of otitis media treatment, which can prevent and treat otitis media, in which the light emitting part emits and controls light when the speaker emits sound, is presented. Actual treatment data are not mentioned.

따라서, 적외선 광원을 이용하여 중이염 치료를 효과적으로 수행할 수 있는 검증된 중이염 치료기가 요구된다.Therefore, there is a need for a proven otitis media treatment device that can effectively treat otitis media using an infrared light source.

한국등록특허 제10-1903501호(2018.09.21)Korea Patent No. 10-1903501 (2018.09.21) 한국등록특허 제10-1431201호(2014.08.11)Korean Patent Registration No. 10-1431201 (2014.08.11) 한국등록특허 제10-1954236호(2019.02.26)Korean Patent Registration No. 10-1954236 (2019.02.26) 한국등록특허 제10-1912166호(2018.10.22)Korean Patent Registration No. 10-1912166 (October 22, 2018)

본 발명은 상세하게는 생물막 (Biofilm)을 억제 유도하는 광생물변조(PBM: photobiomodulation)를 이용한 중이염 치료를 위하여, 다파장의 적외선 광원을 중이염 유발세균이 형성하는 생물막에 직접 조사할 수 있는 중이염 치료를 위한 광조사 장치를 제공하기 위한 것이다.The present invention is specifically for the treatment of otitis media using photobiomodulation (PBM) inducing inhibition of biofilm, otitis media treatment that can be directly irradiated with a multi-wavelength infrared light source to the biofilm formed by otitis media-causing bacteria It is to provide a light irradiation device for.

본 발명의 일 측면에 따르면, 중이염 치료를 위한 광조사 장치가 개시된다.According to one aspect of the present invention, a light irradiation device for the treatment of otitis media is disclosed.

본 발명의 실시예에 따른 중이염 치료를 위한 광조사 장치는, 다파장 레이저 광을 생성하기 위하여 각기 서로 다른 파장의 레이저 광을 출력하는 복수의 레이저 다이오드, 상기 복수의 레이저 다이오드로부터 출력되는 복수의 레이저 광을 하나의 레이저 광으로 합성하여 출력하는 빔 합성기 및 상기 빔 합성기로부터 출력된 레이저 광이 조사되는 영역에 균일하게 조사되도록, 레이저 광의 빔 패턴의 세기 분포를 균일화시켜 치료용 광을 생성하여 출력하는 빔 균일화기를 포함하되, 상기 복수의 레이저 다이오드는 제1 파장의 레이저 다이오드 한쌍, 제2 파장의 레이저 다이오드 한쌍 및 제3 파장의 레이저 다이오드 한쌍을 포함하고, 상기 빔 합성기는 파장별 한쌍의 레이저 다이오드로부터 입력되는 동일 파장인 한쌍의 레이저 광을 동일 위상(in-phase) 결합하여 출력함으로써, 출력 파워를 최대 2배까지 증가시킨다.A light irradiation apparatus for treating otitis media according to an embodiment of the present invention includes a plurality of laser diodes outputting laser light of different wavelengths to generate multi-wavelength laser light, a plurality of lasers output from the plurality of laser diodes A beam synthesizer for synthesizing and outputting light into one laser light, and to uniformly distribute the intensity distribution of a beam pattern of laser light so that the laser light output from the beam synthesizer is uniformly irradiated to the irradiated area to generate and output treatment light A beam homogenizer, wherein the plurality of laser diodes include a pair of laser diodes of a first wavelength, a pair of laser diodes of a second wavelength, and a pair of laser diodes of a third wavelength, and the beam synthesizer is configured from a pair of laser diodes for each wavelength. By combining and outputting a pair of laser beams of the same wavelength input in the same phase (in-phase), the output power is increased up to twice.

상기 제1 파장, 상기 제2 파장 및 상기 제3 파장은 각각 600nm 대역, 700nm 대역 및 800nm 대역의 근적외선 파장이다.The first wavelength, the second wavelength, and the third wavelength are near-infrared wavelengths of a 600 nm band, a 700 nm band, and an 800 nm band, respectively.

상기 빔 합성기는, 상기 복수의 레이저 다이오드가 측면에 방사상으로 장착되는 다각 기둥 형태의 바디, 상기 바디 중심에 위치되고, 상기 복수의 레이저 다이오드로부터 출력된 레이저 광을 상기 바디 상면을 향해 집광하는 반사경, 상기 바디 상면에 위치되고, 상기 반사경을 통해 집광된 광을 출력하는 광섬유 스터브를 포함하되, 상기 반사경은 각 레이저 다이오드로부터 출력된 레이저 광이 집광되어 상기 광섬유 스터브로 입사되도록, 상기 복수의 레이저 다이오드의 개수와 동일한 개수의 옆면을 가지는 다각뿔 형태로 형성된다.The beam synthesizer includes a polygonal columnar body on which the plurality of laser diodes are radially mounted on the side thereof, a reflector positioned at the center of the body, and condensing the laser light output from the plurality of laser diodes toward the upper surface of the body; and an optical fiber stub positioned on the upper surface of the body and configured to output light focused through the reflector, wherein the reflector is configured to collect the laser light output from each laser diode and to be incident on the optical fiber stub. It is formed in the shape of a polygonal pyramid having the same number of sides as the number.

상기 빔 합성기 외측에 장착된 상기 복수의 레이저 다이오드로부터 출력된 각 레이저 광이 대응하는 각 반사면에 입사된 후 한 지점으로 반사되어 집광된다.Each laser light output from the plurality of laser diodes mounted on the outside of the beam synthesizer is incident on each corresponding reflective surface, and then is reflected and condensed to a point.

상기 복수의 레이저 다이오드가 고출력의 레이저 광을 발생시킬 때, 열이 발생하여 출력 파워가 감소하는 것을 방지하기 위하여, 상기 복수의 레이저 다이오드가 결합된 상기 빔 합성기가 미리 설정된 광출력 안정화 온도를 유지하도록 상기 빔 합성기에서 발생하는 열을 조절하는 열조절기를 더 포함한다.When the plurality of laser diodes generate high-power laser light, in order to prevent a decrease in output power due to heat generation, the beam synthesizer to which the plurality of laser diodes are coupled maintains a preset optical output stabilization temperature. It further includes a thermal regulator for regulating the heat generated by the beam combiner.

상기 열조절기는, 상기 빔 합성기의 하부에 부착되는 열전 냉각기(TEC: Thermoelectric Cooler) 및 상기 빔 합성기의 몸체 상에 부착되어 상기 빔 합성기의 온도를 측정하는 서미스터(Thermistor)를 포함한다.The thermostat includes a thermoelectric cooler (TEC) attached to a lower portion of the beam combiner and a thermistor attached to a body of the beam combiner to measure a temperature of the beam combiner.

상기 열조절기가 상기 빔 합성기의 온도를 제어하도록 제어하는 제어기를 더 포함하되, 상기 제어기는 상기 서미스터를 통해 측정된 상기 빔 합성기의 온도가 미리 설정된 광출력 안정화 온도를 기준으로 상승하거나 하강하는 경우, 각각 상기 열전 냉각기가 흡열 동작 또는 발열 동작을 하도록 상기 열전 냉각기의 전류가 제어한다.Further comprising a controller for controlling the thermostat to control the temperature of the beam combiner, wherein the controller increases or decreases the temperature of the beam synthesizer measured through the thermistor based on a preset optical output stabilization temperature. The current of the thermoelectric cooler is controlled so that the thermoelectric cooler performs an endothermic operation or a heat-generating operation, respectively.

상기 열조절기는 팬(fan)과 방열판(heat sink)로 구성되어 상기 빔 합성기의 하부와 연결되는 공랭식 냉각기를 더 포함한다.The heat controller further includes an air-cooled cooler configured with a fan and a heat sink and connected to a lower portion of the beam combiner.

상기 제어기는 상기 측정된 온도가 상기 광출력 안정화 온도보다 상승함에 따라 상기 빔 합성기의 열을 방출하기 위하여 상기 열전 냉각기가 흡열 동작을 할 때, 효과적인 열방출을 위하여 상기 공랭식 냉각기를 동작시킨다.The controller operates the air-cooled cooler to effectively dissipate heat when the thermoelectric cooler performs an endothermic operation to dissipate heat from the beam synthesizer as the measured temperature rises above the optical output stabilization temperature.

상기 제어기는 상기 복수의 레이저 다이오드가 연속광파(CW: Continuous Wave) 또는 펄스(Pulse) 형태로 변조(modulation)된 레이저 광을 출력하도록 제어하고, 펄스 출력 시간 또는 광출력 시간을 제어한다.The controller controls the plurality of laser diodes to output modulated laser light in the form of a continuous wave (CW) or pulse, and controls a pulse output time or a light output time.

상기 빔 합성기와 상기 빔균일화기를 연결하여, 상기 빔 합성기로부터 출력되는 레이저 광을 상기 빔 균일화기로 전송하는 광케이블을 더 포함한다.It further includes an optical cable connecting the beam combiner and the beam equalizer to transmit the laser light output from the beam combiner to the beam equalizer.

상기 빔 균일화기는 가우시안 형태의 세기 분포를 가지는 레이저 광의 빔 패턴을 Top hat 형태의 세기 분포를 가지도록, 상기 빔 패턴의 중앙에서부터 테두리까지 전체적으로 세기 분포를 균일화 시킨다.The beam equalizer equalizes the entire intensity distribution from the center of the beam pattern to the edge so that the beam pattern of the laser light having the Gaussian shape intensity distribution has the top hat shape intensity distribution.

본 발명의 실시예에 따른 중이염 치료를 위한 광조사 장치는, 생물막 (Biofilm)을 억제 유도하는 광생물변조(PBM: photobiomodulation)를 이용한 중이염 치료를 위하여, 다파장의 적외선 광원을 중이염 유발세균이 형성하는 생물막에 직접 조사함으로써, 생물막 형성과 균 증식을 억제시키고 항균활성을 증가시켜 효과적인 중이염 치료를 수행할 수 있다.In the light irradiation device for the treatment of otitis media according to an embodiment of the present invention, for the treatment of otitis media using photobiomodulation (PBM) that inhibits biofilm and induces otitis media, a multi-wavelength infrared light source is used to form otitis media. By directly irradiating the biofilm, it is possible to effectively treat otitis media by inhibiting biofilm formation and bacterial growth and increasing antibacterial activity.

도 1은 귀의 구조 및 중이염 종류를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 중이염 치료를 위한 광조사 장치를 구성을 개략적으로 예시하여 나타낸 도면.
도 3 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 중이염 치료를 위한 광조사 장치를 설명하기 위한 도면.
도 8 내지 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 중이염 치료를 위한 광조사 장치를 이용한 치료의 효과 검증을 위한 실험 결과를 나타낸 도면.
1 is a diagram showing the structure of the ear and the type of otitis media.
Figure 2 is a view schematically illustrating the configuration of a light irradiation device for the treatment of otitis media according to an embodiment of the present invention.
3 to 7 are views for explaining a light irradiation device for the treatment of otitis media according to an embodiment of the present invention.
8 to 12 are views showing experimental results for verifying the effect of treatment using a light irradiation device for the treatment of otitis media according to an embodiment of the present invention.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.As used herein, the singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "consisting of" or "comprising" should not be construed as necessarily including all of the various components or various steps described in the specification, some of which components or some steps are It should be construed that it may not include, or may further include additional components or steps. In addition, terms such as "...unit" and "module" described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software, or a combination of hardware and software. .

이하, 본 발명의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상술하겠다. Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 중이염 치료를 위한 광조사 장치를 구성을 개략적으로 예시하여 나타낸 도면이고, 도 3 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 중이염 치료를 위한 광조사 장치를 설명하기 위한 도면이다. 이하, 도 1을 중심으로, 본 발명의 실시예에 따른 중이염 치료를 위한 광조사 장치를 설명하되, 도 3 내지 도 7를 참조하기로 한다.2 is a diagram schematically illustrating the configuration of a light irradiation device for the treatment of otitis media according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 3 to 7 describe a light irradiation device for the treatment of otitis media according to an embodiment of the present invention It is a drawing for Hereinafter, a light irradiation device for the treatment of otitis media according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 , with reference to FIGS. 3 to 7 .

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 중이염 치료를 위한 광조사 장치는 복수의 레이저 다이오드(10), 빔 합성기(20), 열조절기(25), 광케이블(30), 빔 균일화기(40) 및 제어기(50)를 포함한다.2, the light irradiation device for the treatment of otitis media according to an embodiment of the present invention is a plurality of laser diodes 10, a beam synthesizer 20, a thermal controller 25, an optical cable 30, a beam equalizer ( 40 ) and a controller 50 .

복수의 레이저 다이오드(10)는 다파장 레이저 광을 생성하기 위하여 각기 서로 다른 파장의 레이저 광을 방출한다.The plurality of laser diodes 10 emit laser light of different wavelengths to generate multi-wavelength laser light.

본 발명의 실시예에 따른 중이염 치료를 위한 광조사 장치는 중이염 치료를 위하여, 붉은색 가시광선에 근접한 근적외선으로서, 600nm 대역, 700nm 대역 및 800nm 대역의 파장을 가지는 근적외선을 출력하도록 구성될 수 있으며, 비용 절감과 출력 파워의 증가를 동시에 만족시키기 위하여 각 파장별로 한쌍의 레이저 다이오드가 구비될 수 있다.The light irradiation device for the treatment of otitis media according to an embodiment of the present invention may be configured to output near-infrared light having wavelengths of 600 nm band, 700 nm band and 800 nm band as near-infrared light close to red visible light for the treatment of otitis media, In order to simultaneously satisfy cost reduction and increase in output power, a pair of laser diodes may be provided for each wavelength.

예를 들어, 복수의 레이저 다이오드(10)는 630nm 파장의 레이저 다이오드 한쌍, 780nm 파장의 레이저 다이오드 한쌍 및 804nm 파장의 레이저 다이오드 한쌍으로, 총 6개의 레이저 다이오드일 수 있다. 이때, 각 레이저 다이오드의 출력파워는 최대 200mW일 수 있다.For example, the plurality of laser diodes 10 may include a pair of laser diodes having a wavelength of 630 nm, a pair of laser diodes having a wavelength of 780 nm, and a pair of laser diodes having a wavelength of 804 nm, for a total of six laser diodes. In this case, the output power of each laser diode may be up to 200mW.

복수의 레이저 다이오드(10)는 연속광파(CW: Continuous Wave) 또는 펄스(Pulse) 형태로 변조(modulation)된 레이저 광을 출력하도록 제어기(50)에 의하여 제어될 수 있으며, 펄스 출력 시간이나 광출력 시간도 제어될 수 있다.The plurality of laser diodes 10 may be controlled by the controller 50 to output modulated laser light in the form of continuous wave (CW) or pulse, and pulse output time or light output Time can also be controlled.

빔 합성기(20)는 복수의 레이저 다이오드(10)로부터 출력되는 복수의 레이저 광을 하나의 레이저 광으로 합성하여 출력한다.The beam synthesizer 20 synthesizes and outputs a plurality of laser lights output from the plurality of laser diodes 10 into one laser light.

즉, 빔 합성기(20)는 복수의 레이저 다이오드(10)로부터 입력되는 600nm 대역, 700nm 대역 및 800nm 대역의 파장을 가지는 복수의 레이저 광을 합성하여 하나의 다파장 레이저 광을 출력할 수 있다. 이것 뿐만 아니라, 빔 합성기(20)는 파장별 한쌍의 레이저 다이오드로부터 입력되는 동일 파장인 한쌍의 레이저 광을 동일 위상(in-phase) 결합하여 출력함으로써, 출력 파워를 최대 2배까지 증가시킬 수 있다.That is, the beam synthesizer 20 may output one multi-wavelength laser light by synthesizing a plurality of laser lights having wavelengths of 600 nm band, 700 nm band, and 800 nm band input from the plurality of laser diodes 10 . In addition to this, the beam synthesizer 20 combines and outputs a pair of laser beams of the same wavelength input from a pair of laser diodes for each wavelength in-phase, thereby increasing the output power up to twice. .

예를 들어, 빔 합성기(20)는 630nm 파장의 레이저 광을 200mW로 출력하는 한쌍의 레이저 다이오드로부터 입력되는 레이저 광을 합성하여 최대 400mW의 출력 파워를 가지는 레이저 광을 출력할 수 있다. 이는 실질적으로 레이저 다이오드의 구매 비용을 감소시키는 효과가 있다. 일반적으로, 400mW의 출력 파워를 가지는 레이저 다이오드 하나의 가격보다 200mW의 출력 파워를 가지는 레이저 다이오드 2개가 더 저렴하다. 만약, 다파장 레이저 광 대신 단일 파장의 레이저 광을 이용할 경우, 빔 합성기(20)를 통해 합성되는 6개의 레이저 광은 최대 6배의 출력 파워를 가지게 하면서, 비용은 감소될 수 있다.For example, the beam synthesizer 20 may synthesize laser light input from a pair of laser diodes outputting laser light having a wavelength of 630 nm at 200 mW and output laser light having an output power of up to 400 mW. This has the effect of substantially reducing the purchase cost of the laser diode. In general, two laser diodes having an output power of 200 mW are cheaper than the price of one laser diode having an output power of 400 mW. If, instead of multi-wavelength laser light, laser light of a single wavelength is used, six laser lights synthesized through the beam synthesizer 20 have a maximum output power of 6 times, and the cost can be reduced.

도 3은 복수의 레이저 다이오드(10)가 결합된 빔 합성기(20)의 예를 나타낸 것으로, 도 3의 (a)는 빔 합성기(20)의 외형을 나타내고, 도 3의 (b)는 빔 합성기(20)의 내부에서 복수의 레이저 광이 합성되는 것을 나타낸다.3 shows an example of a beam combiner 20 in which a plurality of laser diodes 10 are combined. (20) indicates that a plurality of laser beams are synthesized inside.

도 3을 참조하면, 빔 합성기(20)는 복수의 레이저 다이오드(10)가 측면에 방사상으로 장착되는 다각 기둥 형태의 바디(100), 바디(100) 중심에 위치되고 복수의 레이저 다이오드(10)로부터 출력된 레이저 광을 바디(100) 상면을 향해 집광하는 반사경(200), 바디(100) 상면에 위치되고 반사경(200)을 통해 집광된 광을 출력하는 광섬유 스터브(300)를 포함한다.Referring to FIG. 3 , the beam synthesizer 20 is a polygonal column-shaped body 100 on which a plurality of laser diodes 10 are mounted radially on the side thereof, located at the center of the body 100 and a plurality of laser diodes 10 . It includes a reflector 200 for condensing the laser light output from the body 100 toward the upper surface, and an optical fiber stub 300 positioned on the upper surface of the body 100 and outputting the light focused through the reflector 200 .

여기서, 반사경(200)은 각 레이저 다이오드(10)로부터 출력된 레이저 광이 집광되어 광섬유 스터브(300)로 입사되도록, 복수의 레이저 다이오드(10)의 개수와 동일한 개수의 옆면을 가지는 다각뿔 형태로 형성될 수 있다. 그래서, 빔 합성기(20) 외측에 장착된 복수의 레이저 다이오드(10)로부터 출력된 각 레이저 광이 대응하는 각 반사면에 입사된 후 한 지점으로 반사되어 집광될 수 있다.Here, the reflector 200 is formed in the form of a polygonal pyramid having the same number of side surfaces as the number of the plurality of laser diodes 10 so that the laser light output from each laser diode 10 is focused and is incident on the optical fiber stub 300 . can be Thus, each laser light output from the plurality of laser diodes 10 mounted on the outside of the beam combiner 20 may be reflected to a point after being incident on each corresponding reflective surface to be condensed.

이와 같이, 복수의 레이저 다이오드(10)와 빔 합성기(20)는 일체로 구성될 수 있다.In this way, the plurality of laser diodes 10 and the beam combiner 20 may be integrally configured.

열조절기(25)는 복수의 레이저 다이오드(10)가 고출력의 레이저 광을 발생시킬 때, 열이 발생하여 출력 파워가 감소하는 것을 방지하기 위하여, 복수의 레이저 다이오드(10)가 결합된 빔 합성기(20)가 미리 설정된 광출력 안정화 온도를 유지하도록 빔 합성기(20)에서 발생하는 열을 조절한다.When the plurality of laser diodes 10 generate high-power laser light, the thermal regulator 25 is a beam synthesizer ( 20) adjusts the heat generated by the beam synthesizer 20 to maintain a preset optical output stabilization temperature.

예를 들어, 도 4는 빔 합성기(20) 상에 설치되는 열조절기(25)의 구성을 예시하여 나타낸 것으로, 도 4의 (a)는 열조절기(25) 구성의 세부모습을 나타내고, 도 4의 (b)는 빔 합성기(20)에 열조절기(25)가 결합된 실제 구현 모습을 나타낸 것이다.For example, FIG. 4 exemplifies the configuration of the thermal regulator 25 installed on the beam combiner 20, and FIG. 4 (a) shows a detailed view of the configuration of the thermal regulator 25, FIG. (b) of (b) shows an actual implementation in which the thermal adjuster 25 is coupled to the beam synthesizer 20 .

도 4를 참조하면, 열조절기(25)는 빔 합성기(20)의 하부에 부착되는 열전 냉각기(TEC: Thermoelectric Cooler)(26), 빔 합성기(20)의 몸체 상에 부착되어 빔 합성기(20)의 온도를 측정하는 서미스터(Thermistor)(27) 및 팬(fan)과 방열판(heat sink)로 구성되어 빔 합성기(20)의 하부와 연결되는 공랭식 냉각기(60)를 포함한다.Referring to Figure 4, the thermostat 25 is a thermoelectric cooler (TEC: Thermoelectric Cooler) 26 attached to the lower portion of the beam combiner 20, is attached on the body of the beam synthesizer 20, the beam synthesizer 20 It includes a thermistor 27 for measuring the temperature of a thermistor 27 and an air-cooled cooler 60 which is composed of a fan and a heat sink and is connected to the lower portion of the beam combiner 20 .

이와 같이 구성되는 열조절기(25)는 제어기(50)의 제어에 따라 빔 합성기(20)의 온도를 제어한다. 예를 들어, 서미스터(27)를 통해 빔 합성기(20)의 온도가 측정되고, 측정된 온도가 미리 설정된 광출력 안정화 온도를 기준으로 상승하거나 하강하는 경우, 각각 열전 냉각기(26)가 흡열 동작 또는 발열 동작을 하도록 열전 냉각기(26)의 전류가 제어될 수 있다.The thermostat 25 configured in this way controls the temperature of the beam combiner 20 according to the control of the controller 50 . For example, when the temperature of the beam synthesizer 20 is measured through the thermistor 27 and the measured temperature rises or falls based on a preset optical output stabilization temperature, the thermoelectric cooler 26 respectively performs an endothermic operation or The current of the thermoelectric cooler 26 may be controlled to generate heat.

그리고, 측정된 온도가 미리 설정된 광출력 안정화 온도보다 상승함에 따라 빔 합성기(20)의 열을 방출하기 위하여 열전 냉각기(26)가 흡열 동작을 할 때, 효과적인 열방출을 위하여 공랭식 냉각기(60)가 동작되도록 제어될 수 있다.And, as the measured temperature rises above the preset light output stabilization temperature, when the thermoelectric cooler 26 performs an endothermic operation in order to emit the heat of the beam synthesizer 20, the air-cooled cooler 60 is used for effective heat dissipation. It can be controlled to operate.

도 5는 열전 냉각기(26)가 빔 합성기(20)에서 발생하는 열을 조절하는 상태에서, 복수의 레이저 다이오드(10)가 레이저 광을 발생시킬 때, 출력 파워를 1시간 동안 측정한 결과를 나타낸다.5 shows the results of measuring the output power for 1 hour when the plurality of laser diodes 10 generate laser light while the thermoelectric cooler 26 controls the heat generated by the beam synthesizer 20 .

도 5에 도시된 바와 같이, 열전 냉각기(26)의 열 조절에 따라 출력 파워가 10분 후부터 안정화되는 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 5 , it can be seen that the output power is stabilized after 10 minutes according to the thermal control of the thermoelectric cooler 26 .

광케이블(30)은 빔 합성기(20)와 빔균일화기(40)를 연결하여, 빔 합성기(20)로부터 출력되는 레이저 광을 빔 균일화기(40)로 전송한다.The optical cable 30 connects the beam combiner 20 and the beam homogenizer 40 , and transmits the laser light output from the beam synthesizer 20 to the beam homogenizer 40 .

예를 들어, 광케이블(30)의 일측은 빔 합성기(20)의 광섬유 스터브(300)에 접속되어 광섬유 스터브(300)를 통해 출력되는 레이저 광을 입력받을 수 있다.For example, one side of the optical cable 30 may be connected to the optical fiber stub 300 of the beam synthesizer 20 to receive laser light output through the optical fiber stub 300 .

빔 균일화기(40)는 광케이블(30)을 통해 빔 합성기(20)로부터 전송된 레이저 광이 조사되는 영역에 균일하게 조사되도록, 레이저 광의 빔 패턴의 세기 분포를 전체적으로 균일화시켜 치료용 광을 생성하여 출력한다.The beam equalizer 40 uniformizes the intensity distribution of the beam pattern of the laser light as a whole so that the laser light transmitted from the beam synthesizer 20 through the optical cable 30 is uniformly irradiated onto the irradiated area to generate treatment light. print out

예를 들어, 도 6의 (a)는 광케이블(30)과 연결된 빔 균일화기(40)를 나타낸 것이고, 도 6의 (b)는 빔 균일화기(40)로부터 출력된 레이저 광이 조사되어 나타난 빔 패턴(41)을 나타낸다. 이러한, 빔 균일화기(40)는 렌즈, 콜리메이터(collimator) 등을 포함하여 구성될 수 있다.For example, (a) of FIG. 6 shows the beam equalizer 40 connected to the optical cable 30, and FIG. 6(b) shows the beam displayed by irradiating the laser light output from the beam equalizer 40. A pattern 41 is shown. The beam equalizer 40 may include a lens, a collimator, and the like.

일반적으로, 레이저 다이오드로부터 출력된 레이저 광이 조사되어 나타난 빔 패턴은 중앙으로 갈수록 세기가 증가하고 테두리로 갈수록 세기가 감소하는 가우시안 형태의 세기 분포를 가진다. 이에 따라, 빔 균일화기(40)는 가우시안 형태의 세기 분포를 가지는 레이저 광의 빔 패턴을 Top hat(모자 윗부분) 형태의 세기 분포를 가지도록, 빔 패턴의 중앙에서부터 테두리까지 전체적으로 세기 분포를 균일화시킨다.In general, a beam pattern displayed by irradiating laser light output from a laser diode has a Gaussian-type intensity distribution in which the intensity increases toward the center and decreases toward the edge. Accordingly, the beam equalizer 40 equalizes the intensity distribution from the center of the beam pattern to the rim as a whole so that the beam pattern of the laser light having the Gaussian-shaped intensity distribution has the top hat-shaped intensity distribution.

이를 통해, 중이염 치료를 위하여 조사된 레이저 광의 조사량이 정확히 산출될 수 있다.Through this, the irradiation amount of the laser light irradiated for the treatment of otitis media may be accurately calculated.

제어기(50)는 복수의 레이저 다이오드(10) 및 열조절기(25)를 제어한다.The controller 50 controls the plurality of laser diodes 10 and the thermal regulator 25 .

즉, 제어기(50)는 복수의 레이저 다이오드(10)가 연속광파(CW: Continuous Wave) 또는 펄스(Pulse) 형태로 변조(modulation)된 레이저 광을 출력하도록 제어하며, 펄스 출력 시간이나 광출력 시간을 제어할 수 있다.That is, the controller 50 controls the plurality of laser diodes 10 to output modulated laser light in the form of continuous wave (CW) or pulse, and pulse output time or light output time can be controlled.

또한, 제어기(50)는 서미스터(27)를 통해 측정된 빔 합성기(20)의 온도가 미리 설정된 광출력 안정화 온도를 기준으로 상승하거나 하강하는 경우, 각각 열전 냉각기(26)가 흡열 동작 또는 발열 동작을 하도록 열전 냉각기(26)의 전류가 제어할 수 있다.In addition, when the temperature of the beam combiner 20 measured through the thermistor 27 rises or falls based on the preset optical output stabilization temperature, the controller 50 controls the thermoelectric cooler 26 to perform an endothermic operation or a heat-generating operation, respectively. The current of the thermoelectric cooler 26 can be controlled to do this.

그리고, 제어기(50)는 측정된 온도가 미리 설정된 광출력 안정화 온도보다 상승함에 따라 빔 합성기(20)의 열을 방출하기 위하여 열전 냉각기(26)가 흡열 동작을 할 때, 효과적인 열방출을 위하여 공랭식 냉각기(60)를 동작시킬 수 있다.And, when the thermoelectric cooler 26 performs an endothermic operation in order to emit heat from the beam combiner 20 as the measured temperature rises above the preset optical output stabilization temperature, the controller 50 uses an air-cooled type for effective heat dissipation. The cooler 60 may be operated.

예를 들어, 도 7의 (a)는 본 발명의 실시예에 따른 중이염 치료를 위한 광조사 장치의 외관을 나타내며, 도 7의 (b)는 제어기(50)가 사용자 인터페이스로 출력하는 제어화면을 나타낸 것이다. 즉, 제어기(50)는 본 발명의 실시예에 따른 중이염 치료를 위한 광조사 장치를 제어하기 위한 프로그램이 설치된 PC와 같은 단말일 수 있으며, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 각 레이저 다이오드(10)가 출력하는 레이저 광의 출력 파워를 사용자가 조절할 수 있도록, 제어 화면을 출력할 수 있다.For example, Figure 7 (a) shows the appearance of the light irradiation device for the treatment of otitis media according to an embodiment of the present invention, Figure 7 (b) is a control screen output by the controller 50 as a user interface it has been shown That is, the controller 50 may be a terminal such as a PC installed with a program for controlling the light irradiation device for the treatment of otitis media according to an embodiment of the present invention, and as shown in FIG. 7( b ), each laser A control screen may be output so that a user can adjust the output power of the laser light output from the diode 10 .

도 8 내지 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 중이염 치료를 위한 광조사 장치를 이용한 치료의 효과 검증을 위한 실험 결과를 나타낸 도면이다.8 to 12 are diagrams showing experimental results for verifying the effect of treatment using the light irradiation device for the treatment of otitis media according to an embodiment of the present invention.

우선, 도 8을 참조하면, 실험은, 중이염을 일으키는 세균으로서 Streptococcus pneumonia(S. pneumonia)을 배양하고 16시간 경과 후, 본 발명의 실시예에 따른 중이염 치료를 위한 광조사 장치를 이용하여 630nm 파장의 레이저 광을 18mW의 출력 파워로 40분 동안 세균 배양액에 조사하는 절차로 수행되었다. 레이저 광의 조사가 완료된 후, 생물막(biofilm)의 생물량(biomass), 세균수(Bacterial viability) 및 대사활성도(Metabolic activity)이 측정되었다.First, referring to FIG. 8 , in the experiment, after 16 hours of culturing Streptococcus pneumonia (S. pneumonia) as a bacterium causing otitis media, the light irradiation device for the treatment of otitis media according to an embodiment of the present invention was used for the 630 nm wavelength. The procedure was performed by irradiating a laser light of 18 mW to the bacterial culture medium for 40 minutes. After the laser light irradiation was completed, the biomass of the biofilm, the number of bacteria (Bacterial viability), and the metabolic activity (Metabolic activity) were measured.

생물막의 생물량은 cv-microtiter plate assay로 측정되었고, 세균수는 집락형성단위(cfu)의 수로 측정되었으며, 대사활성도는 resazurin staining으로 측정되었다.The biomass of the biofilm was measured by cv-microtiter plate assay, the number of bacteria was measured by the number of colony forming units (cfu), and metabolic activity was measured by resazurin staining.

도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 중이염 치료를 위한 광조사 장치로 레이저 광을 조사한 세균 배양액은, 그렇지 않은 세균 배양액과 비교하여 상대적으로 세균이 현격히 감소했음을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 9 , it can be confirmed that the bacterial culture medium irradiated with laser light with the light irradiation device for the treatment of otitis media according to an embodiment of the present invention has a significantly reduced number of bacteria compared to the non-bacterial culture medium.

도 10은, Streptococcus pneumoniae D-39(NCTC 7466)으로 in vitro biofilm을 형성시킨 후 40분 동안 630nm 파장의 레이저 광을 조사한 후 생물막의 생물량을 측정한 결과이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 레이저 광 조사 후 생물막의 생물량이 감소됨을 알 수 있다.10 is a result of measuring the biomass of the biofilm after forming an in vitro biofilm with Streptococcus pneumoniae D-39 (NCTC 7466) and irradiating laser light with a wavelength of 630 nm for 40 minutes. As shown in Figure 10, it can be seen that the biomass of the biofilm is reduced after irradiation with laser light.

도 11은, 생물막 현탁액을 배양하여 레이저 광을 조사한 후, Streptococcus pneumoniae의 수를 계수한 결과이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 레이저 광 조사 후 세균수가 현전하게 감소했음을 알 수 있다.11 is a result of counting the number of Streptococcus pneumoniae after irradiating laser light by culturing the biofilm suspension. As shown in FIG. 11 , it can be seen that the number of bacteria was significantly reduced after laser light irradiation.

도 12는, 레이저 광을 조사한 후, 생물막 대사활성도를 정략적으로 측정한 결과이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 레이저 광 조사 후 대사활성도가 현저하게 감소했음을 알 수 있다.12 is a result of quantitatively measuring biofilm metabolic activity after irradiating laser light. As shown in FIG. 12 , it can be seen that the metabolic activity significantly decreased after laser light irradiation.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 중이염 치료를 위한 광조사 장치는, 레이저 광의 빔 패턴의 세기 분포를 전체적으로 균일화시켜 치료용 광을 생성하여 출력함으로써, 조사량을 정확히 측정할 수 있어 치료시 레이저 광의 정확한 투여량(dosage)이 제시될 수 있다.As such, the light irradiation apparatus for treating otitis media according to an embodiment of the present invention uniformizes the intensity distribution of a beam pattern of laser light as a whole to generate and output treatment light, so that the irradiation amount can be accurately measured, The exact dosage can be given.

또한, 다파장 레이저 광을 통해 치료 범위를 다양화할 수 있으며, 광치료를 통해 생물막의 형성이 억제되고 세균수가 현전하게 감소되므로, 독성이 강한 항생제에 의존하던 기존의 중이염 치료방법을 개선시켜 부작용이 적은 저용량 항생제 투여가 가능하고, 또한 체질적으로 취약한 어린이, 노약자의 새로운 중이염 치료방법이 될 수 있다.In addition, the range of treatment can be diversified through multi-wavelength laser light, and biofilm formation is suppressed and the number of bacteria is significantly reduced through phototherapy. It is possible to administer low-dose antibiotics, and it can also be a new treatment method for otitis media in children and the elderly who are physically weak.

한편, 전술된 실시예의 구성 요소는 프로세스적인 관점에서 용이하게 파악될 수 있다. 즉, 각각의 구성 요소는 각각의 프로세스로 파악될 수 있다. 또한 전술된 실시예의 프로세스는 장치의 구성 요소 관점에서 용이하게 파악될 수 있다.On the other hand, the components of the above-described embodiment can be easily grasped from a process point of view. That is, each component may be identified as each process. In addition, the process of the above-described embodiment can be easily understood from the point of view of the components of the apparatus.

또한 앞서 설명한 기술적 내용들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예들을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 하드웨어 장치는 실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.In addition, the technical contents described above may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiments or may be known and available to those skilled in the art of computer software. Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic such as floppy disks. - includes magneto-optical media, and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. A hardware device may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.The above-described embodiments of the present invention have been disclosed for purposes of illustration, and various modifications, changes, and additions will be possible within the spirit and scope of the present invention by those skilled in the art having ordinary knowledge of the present invention, and such modifications, changes and additions should be regarded as belonging to the following claims.

10: 복수의 레이저 다이오드
20: 빔 합성기
25: 열조절기
30: 광케이블
40: 빔 균일화기
50: 제어기
10: a plurality of laser diodes
20: Beam synthesizer
25: thermostat
30: optical cable
40: beam equalizer
50: controller

Claims (12)

다파장 레이저 광을 생성하기 위하여 각기 서로 다른 파장의 레이저 광을 출력하는 복수의 레이저 다이오드;
상기 복수의 레이저 다이오드로부터 출력되는 복수의 레이저 광을 하나의 레이저 광으로 합성하여 출력하는 빔 합성기;
상기 빔 합성기로부터 출력된 레이저 광이 조사되는 영역에 균일하게 조사되도록, 레이저 광의 빔 패턴의 세기 분포를 균일화시켜 치료용 광을 생성하여 출력하는 빔 균일화기;
상기 복수의 레이저 다이오드가 고출력의 레이저 광을 발생시킬 때, 열이 발생하여 출력 파워가 감소하는 것을 방지하기 위하여, 상기 복수의 레이저 다이오드가 결합된 상기 빔 합성기가 미리 설정된 광출력 안정화 온도를 유지하도록 상기 빔 합성기에서 발생하는 열을 조절하는 열조절기; 및
상기 열조절기가 상기 빔 합성기의 온도를 제어하도록 제어하는 제어기를 포함하되,
상기 열조절기는,
상기 빔 합성기의 하부에 부착되는 열전 냉각기(TEC: Thermoelectric Cooler);
상기 빔 합성기의 몸체 상에 부착되어 상기 빔 합성기의 온도를 측정하는 서미스터(Thermistor); 및
팬(fan)과 방열판(heat sink)로 구성되어 상기 빔 합성기의 하부와 연결되는 공랭식 냉각기를 포함하고,
상기 제어기는,
상기 서미스터를 통해 측정된 상기 빔 합성기의 온도가 미리 설정된 광출력 안정화 온도를 기준으로 상승하거나 하강하는 경우, 각각 상기 열전 냉각기가 흡열 동작 또는 발열 동작을 하도록 상기 열전 냉각기의 전류를 제어하고,
상기 측정된 온도가 상기 광출력 안정화 온도보다 상승함에 따라 상기 빔 합성기의 열을 방출하기 위하여 상기 열전 냉각기가 흡열 동작을 할 때, 효과적인 열방출을 위하여 상기 공랭식 냉각기를 동작시키고,
상기 복수의 레이저 다이오드는 600nm 대역 파장의 레이저 다이오드 한쌍, 700nm 대역 파장의 레이저 다이오드 한쌍 및 800nm 대역 파장의 레이저 다이오드 한쌍을 포함하고,
상기 빔 합성기는 파장별 한쌍의 레이저 다이오드로부터 입력되는 동일 파장인 한쌍의 레이저 광을 동일 위상(in-phase) 결합하여 출력함으로써, 출력 파워를 최대 2배까지 증가시키는 것을 특징으로 하는 중이염 치료를 위한 광조사 장치.
a plurality of laser diodes outputting laser light of different wavelengths to generate multi-wavelength laser light;
a beam synthesizer for synthesizing and outputting a plurality of laser beams output from the plurality of laser diodes into one laser beam;
a beam equalizer for generating and outputting treatment light by equalizing the intensity distribution of a beam pattern of the laser light so that the laser light output from the beam synthesizer is uniformly irradiated onto the irradiated area;
When the plurality of laser diodes generate high-power laser light, in order to prevent a decrease in output power due to heat generation, the beam synthesizer to which the plurality of laser diodes are coupled maintains a preset optical output stabilization temperature. a heat regulator for regulating heat generated by the beam combiner; and
a controller for controlling the thermostat to control the temperature of the beam synthesizer;
The thermostat is
a thermoelectric cooler attached to the lower part of the beam synthesizer (TEC: Thermoelectric Cooler);
a thermistor attached to the body of the beam combiner to measure a temperature of the beam combiner; and
An air-cooled cooler composed of a fan and a heat sink and connected to a lower portion of the beam combiner,
The controller is
When the temperature of the beam synthesizer measured through the thermistor rises or falls based on a preset optical output stabilization temperature, the thermoelectric cooler controls the current of the thermoelectric cooler to perform an endothermic operation or a heat-generating operation, respectively,
As the measured temperature rises above the optical output stabilization temperature, when the thermoelectric cooler performs an endothermic operation in order to dissipate heat of the beam synthesizer, the air-cooled cooler is operated for effective heat dissipation;
The plurality of laser diodes includes a pair of laser diodes with a wavelength of 600 nm, a pair of laser diodes with a wavelength of 700 nm, and a pair of laser diodes with a wavelength of 800 nm,
The beam synthesizer for the treatment of otitis media, characterized in that by combining and outputting a pair of laser beams of the same wavelength input from a pair of laser diodes for each wavelength in the same phase (in-phase), the output power is increased up to two times. light irradiation device.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 빔 합성기는,
상기 복수의 레이저 다이오드가 측면에 방사상으로 장착되는 다각 기둥 형태의 바디;
상기 바디 중심에 위치되고, 상기 복수의 레이저 다이오드로부터 출력된 레이저 광을 상기 바디 상면을 향해 집광하는 반사경;
상기 바디 상면에 위치되고, 상기 반사경을 통해 집광된 광을 출력하는 광섬유 스터브를 포함하되,
상기 반사경은 각 레이저 다이오드로부터 출력된 레이저 광이 집광되어 상기 광섬유 스터브로 입사되도록, 상기 복수의 레이저 다이오드의 개수와 동일한 개수의 옆면을 가지는 다각뿔 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 중이염 치료를 위한 광조사 장치.
According to claim 1,
The beam synthesizer,
a polygonal columnar body on which the plurality of laser diodes are radially mounted on the side;
a reflector positioned at the center of the body and condensing the laser light output from the plurality of laser diodes toward the upper surface of the body;
An optical fiber stub positioned on the upper surface of the body and configured to output light focused through the reflector,
The reflector is light irradiation for otitis media, characterized in that it is formed in a polygonal pyramid shape having the same number of sides as the number of the plurality of laser diodes so that the laser light output from each laser diode is focused and is incident on the optical fiber stub Device.
제3항에 있어서,
상기 빔 합성기 외측에 장착된 상기 복수의 레이저 다이오드로부터 출력된 각 레이저 광이 대응하는 각 반사면에 입사된 후 한 지점으로 반사되어 집광되는 것을 특징으로 하는 중이염 치료를 위한 광조사 장치.
4. The method of claim 3,
Light irradiation apparatus for the treatment of otitis media, characterized in that the laser light output from the plurality of laser diodes mounted on the outside of the beam synthesizer is reflected to a point after being incident on each reflective surface corresponding to the condensed.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제어기는 상기 복수의 레이저 다이오드가 연속광파(CW: Continuous Wave) 또는 펄스(Pulse) 형태로 변조(modulation)된 레이저 광을 출력하도록 제어하고, 펄스 출력 시간 또는 광출력 시간을 제어하는 것을 특징으로 하는 중이염 치료를 위한 광조사 장치.
According to claim 1,
The controller controls the plurality of laser diodes to output modulated laser light in the form of a continuous wave (CW) or pulse, and controls a pulse output time or a light output time Light irradiation device for the treatment of otitis media.
제1항에 있어서,
상기 빔 합성기와 상기 빔균일화기를 연결하여, 상기 빔 합성기로부터 출력되는 레이저 광을 상기 빔 균일화기로 전송하는 광케이블을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중이염 치료를 위한 광조사 장치.
According to claim 1,
The light irradiation apparatus for treating otitis media further comprising an optical cable connecting the beam combiner and the beam homogenizer to transmit the laser light output from the beam synthesizer to the beam equalizer.
제1항에 있어서,
상기 빔 균일화기는 가우시안 형태의 세기 분포를 가지는 레이저 광의 빔 패턴을 Top hat 형태의 세기 분포를 가지도록, 상기 빔 패턴의 중앙에서부터 테두리까지 전체적으로 세기 분포를 균일화시키는 것을 특징으로 하는 중이염 치료를 위한 광조사 장치.
According to claim 1,
The beam equalizer is light irradiation for otitis media, characterized in that the beam pattern of the laser light having a Gaussian-type intensity distribution has an intensity distribution of a Top hat shape, and uniformizes the intensity distribution from the center to the edge of the beam pattern as a whole. Device.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102647076B1 (en) 2023-02-14 2024-03-14 주식회사 아이메디신 Method, computing device and computer program for determining therapy protocol through eeg data analysis
KR20240126589A (en) 2023-02-14 2024-08-21 주식회사 아이메디신 Eeg analysis-based therapy providing device, method and computer program

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102630520B1 (en) * 2021-10-28 2024-01-29 주식회사 힐링사운드 Light Irradiation Apparatus
KR20240099936A (en) 2022-12-22 2024-07-01 단국대학교 산학협력단 Customized ampoule recommendation system and method according to electrical characteristics

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101901181B1 (en) * 2017-07-19 2018-09-21 단국대학교 천안캠퍼스 산학협력단 Low level laser therapy system for uniformly irradiating light using recognizing three dimensional structure

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101431201B1 (en) 2013-05-06 2014-08-21 주식회사 에이치엘앤피 Curing apparatus using light for rhinitis or otitis
KR101776847B1 (en) * 2015-02-17 2017-09-11 연세대학교 원주산학협력단 Minimally invasive laser needle system for treatment of Arthritis
KR101903501B1 (en) 2017-01-23 2018-10-02 전남대학교산학협력단 Otitis media treatment device using LED light source
KR101912166B1 (en) 2017-07-04 2018-10-26 유한회사 셋토퍼 Earphones that can prevent and treat otitis media
KR101954236B1 (en) 2018-02-12 2019-05-23 김순구 Portable treatment device for tympanitis

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101901181B1 (en) * 2017-07-19 2018-09-21 단국대학교 천안캠퍼스 산학협력단 Low level laser therapy system for uniformly irradiating light using recognizing three dimensional structure

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102647076B1 (en) 2023-02-14 2024-03-14 주식회사 아이메디신 Method, computing device and computer program for determining therapy protocol through eeg data analysis
KR20240126589A (en) 2023-02-14 2024-08-21 주식회사 아이메디신 Eeg analysis-based therapy providing device, method and computer program
KR20240127309A (en) 2023-02-14 2024-08-22 주식회사 아이메디신 Method, computing device and computer program for providing therapy through eeg data analysis

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