KR102424549B1 - 지방 제거용 레이저 발생 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 레이저를 이용해 지방을 제거시키기 위해 특정 파장의 시드 레이저를 방출시키는 레이저 소스 제공부와 레이저 소스 제공부(100)의 레이저 경로 상에 배치되어, 레이저 소스 제공부의 시드 레이저를 광원으로 하여 펌핑 레이저를 방출하고, 펌핑 레이저를 변환시켜 출력하는 발진부와 발진부의 온도를 측정하는 온도 측정부와 온도 측정부에서 측정된 온도를 기준으로 발진부의 온도를 기 설정된 값으로 조절하는 온도 조절부 및 상기 각부를 제어하는 제어부를 포함하는 지방 제거용 레이저 발생 장치를 제공한다.

Description

지방 제거용 레이저 발생 장치{A LASER APPARATUS FOR REMOVING FATTY TISSUE}
본 발명은 지방 제거용 레이저 발생 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 레이저를 이용해 지방을 제거시키는 지방 제거용 레이저 발생 장치에 관한 것이다.
현대 사회에서 식생활의 서구화로 인해 비만이나 과체중으로 분류되는 인구가 점차 증가하고 있다. 이에 따라 지방을 효과적으로 분해할 수 있는 기술도 지속적으로 발전하고 있다. 지방을 분해하는 방법으로는 체내에 기구를 삽입하여 석션(suction) 장치를 통해 지방을 빨아들이는 지방 흡입 방법(침습적 지방 융해 방법)이 가장 일반적이며, 체외에서 초음파 장비를 사용하여 체내의 지방 세포를 파괴하는 지방 분해 방법(비침습적 지방 융해 방법), 레이저를 지방 세포에 직접 조사하여 지방 세포를 녹이는 지방 분해 방법(침습적 지방 융해 방법) 등이 있다.
고전적이고 가장 일반적인 침습적 지방 융해 방법은 체내에 캐뉼러를 삽입하여 강한 압력으로 지방 세포를 빨아들이는 방법을 말하며, 이러한 지방 융해 방법은 체내의 지방을 가장 효과적이고 빠르게 제거할 수 있다.
그러나 종래의 침습적 지방 융해 방법에 사용되는 캐뉼러는 지방 덩어리 자체를 빨아들이기 때문에 직경이 크므로, 캐뉼러를 신체에 삽입 시 시술 부위에 흉터나 멍 자국이 생기게 된다.
따라서, 최소 침습만으로 레이저를 지방에 직접 조사하여 지방을 분해하는 레이저 지방 융해 기술이 개발되었다. 레이저를 이용한 침습적 지방 융해 기술은 침습적 지방 융해 방법이기는 하나 작은 직경의 광 파이버를 통해 체내의 지방에 레이저를 조사하여 지방을 녹인 후 녹아있는 지방을 흡입하여 제거하는 기술이므로, 레이저를 이용한 침습적 지방 융해 기술을 이용하면 종래의 고전적인 침습적 지방 융해 방법에 비해 시술 부위에 흉터나 멍 자국이 생기는 면적이나 빈도수가 현저히 적어지게 된다.
또한, 침습적 지방 융해 방법에서는 최소 침습만으로 지방을 제거하기 위해 지방과 물에 광이 최대로 흡수할 수 있는 파장 대역의 레이저를 이용하고 있다. 그 레이저의 파장으로는 1200 ~ 1220nm, 1400nm ~ 1450nm, 1740 ~ 1750nm, 1900nm ~ 1980nm 및 2290nm ~ 2350nm 부근임을 알 수 있다.
상기 파장을 갖는 레이저에서 지방 및 물에 대한 흡수도를 고려할 경우, 1900nm ~ 1980nm 및 2290nm ~ 2350nm 파장의 광이 가장 이상적이지만, 현재는 1064nm 또는 1444nm 파장의 레이저를 이용하여 지방을 제거하는 방법으로 사용됨에 따라 지방을 제거하는데 있어 주로 보조장비로 사용되고 있는 실정이다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 에너지 효율이 높으며, 빠른 시간 내에 지방을 효과적으로 제거할 수 있는 지방 제거용 레이저 발생 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 발진부의 온도를 지속적으로 제어하여 안정적인 레이저를 방출시키기 위한 지방 제거용 레이저 발생 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 지방 제거용 레이저 발생 장치에 있어서, 808nm의 파장을 갖는 시드 레이저를 방출시키는 레이저 소스 제공부(100)와 상기 레이저 소스 제공부(100)의 레이저 경로 상에 배치되어, 상기 레이저 소스 제공부(100)의 상기 시드 레이저를 광원으로 하여 펌핑 레이저를 방출하고, 상기 펌핑 레이저를 변환시켜 출력하는 발진부(200)와 상기 발진부(200)의 온도를 측정하는 온도 측정부(300)와 상기 온도 측정부(300)에서 측정된 온도를 기준으로 상기 발진부(200)의 온도를 기 설정된 값으로 조절하는 온도조절부(400) 및 상기 각부를 제어하는 제어부(500)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 발진부(200)는 상기 레이저 소스 제공부(100)로부터 상기 시드 레이저를 전달받아 1020nm 내지 1070nm의 파장을 갖는 상기 펌핑 레이저를 방출하는 레이저 이득 매질(210)과 상기 레이저 이득 매질(210)의 일측에 이격되어 배치되며, 상기 레이저 이득 매질(210)로부터 상기 펌핑 레이저를 전달받아 1800nm 내지 2300nm 파장을 갖는 레이저로 변환시키는 비선형 매질(220)과 상기 레이저 이득 매질(210)과 상기 비선형 매질(220)을 사이에 두고 배치되어 상기 레이저 이득 매질(210)과 상기 비선형 매질(220) 각각에서 방출되는 레이저를 통과 및 반사시키는 반사미러(230) 및 상기 레이저 이득 매질(210)과 상기 비선형 매질(220) 사이에 배치되어, 상기 펌핑 레이저의 경로를 차단 및 유지시키는 Q스위치(240)를 포함한다.
또한, 상기 온도 측정부(300)는 상기 레이저 이득 매질(210)의 일측에 결합되어 상기 레이저 이득 매질(210)의 온도 변화를 측정하는 제 1 온도센서(310)와 상기 Q스위치(240)의 일측에 결합되어 상기 Q스위치(240)의 온도 변화를 측정하는 제 2 온도센서(320) 및 상기 비선형 매질(220)의 일측에 결합되어 상기 비선형 매질(220)의 온도 변화를 측정하는 제 3 온도센서(330)를 포함한다.
또한, 상기 반사미러(230)는 상기 레이저 이득 매질(210)의 타측에 배치되어, 상기 시드 레이저는 통과시키고 상기 펌핑 레이저는 반사시키는 제 1 반사미러(231)와 상기 비선형 매질(220)의 일측에 배치되어, 상기 시드 레이저와 상기 비선형 매질(220)를 통해 파장이 변환된 레이저를 반사시키되, 상기 파장이 변환된 레이저의 일부는 통과시키는 제 2 반사미러(232)와 상기 Q스위치(240)와 상기 비선형 매질(220)의 사이에 배치되어, 상기 펌핑 레이저는 통과시키고 상기 비선형 매질(220)을 통해 변환된 레이저는 반사시키는 제 3 반사미러(233)를 포함한다.
또한, 상기 쿨링펌프(410)는 상기 레이저 이득 매질(210) 및 상기 Q스위치(240) 각각으로 냉각수를 순환시키는 냉각수 공급부(411)와 상기 냉각수 공급부(411)를 통해 순환되는 냉각수를 저장하는 냉각수 저장부(412) 및 상기 냉각수 공급부(411)로부터 순환된 이후 상기 냉각수 저장부(412)에 저장되는 냉각수의 온도를 기 설정된 값으로 일정하게 유지시키는 냉각수 온도조절부(413)를 포함한다.
상기 히트펌프(420)는 전원을 열 에너지로 변환하여 발열함으로써 열을 방출하는 발열모듈(421) 및 상기 발열모듈(421)로 전원을 공급하고, 상기 제 3 온도센서(330)의 측정된 온도값과 기 설정된 온도값의 동일 여부 판단 이후, 상기 발열모듈(421)의 발열량을 조절하는 발열모듈 온도조절부(422)를 더 포함한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과가 도출될 수 있다.
본 발명은 비선형 매질을 통해 동시에 방출되는 1,980nm 파장과 2,300nm 파장의 레이저를 모두 지방 제거에 이용할 수 있으므로, 에너지 효율이 높은 효과가 있다,
또한, 본 발명의 비선형 매질에서 출력되는 레이저 중 1980nm 파장의 레이저는 수분에 대한 흡수도가 매우 높고, 2300nm 파장의 레이저는 지방에 대한 흡수도가 매우 높은 특성을 가지므로, 수분을 많이 함유하고 있어 규모가 크거나 두꺼운 지방의 경우 지방에 포함된 수분과 함께 지방을 보다 빠른 시간에 효과적으로 제거할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 발진부에서 레이저 이득 매질, 비선형 매질 및 Q스위치의 온도를 지속적으로 제어하여 안정적인 레이저가 방출될 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 전체구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 세부구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 발진부(200)의 전체적 형상을 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 온도조절부(400)의 쿨림펌프(410)에 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 온도조절부(400)의 히트펌프(420)에 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 지방 지방 제거용 레이저 발생 장치에서 출력되는 레이저의 효과를 검증하기 위한 실험 결과물을 도시한 도면이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 전체구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 세부구성을 개략적으로 도시한 도면이다.도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 발진부(200)의 전체적 형상을 도시한 사시도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 온도조절부(400)의 쿨림펌프(410)에 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 온도조절부(400)의 히트펌프(420)에 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 지방 지방 제거용 레이저 발생 장치에서 출력되는 레이저의 효과를 검증하기 위한 실험 결과물을 도시한 도면이다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명하되, 이미 주지되어진 기술적 부분에 대해서는 설명의 간결함을 위해 생략하거나 압축하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 지방 제거용 레이저 발생 장치은 레이저 소스 제공부(100), 발진부(200), 온도 측정부(300), 온도조절부(400), 제어부(500), 전원공급부(600) 및 입력장치(700)로 이루어질 수 있다.
레이저 소스 제공부(100)는 레이저를 발진한다. 레이저 소스 제공부(100)는 특정 파장의 레이저를 조사할 수 있는 출력 가변형 광원의 광섬유 레이저(Fiber Laser), 반도체 레이저(Semiconductor Laser)의 형태를 취할 수 있느나, 이에 한정되지 않는다.
이때, 레이저 소스 제공부(100)는 800nm 내지 1064nm 파장의 레이저를 발생시킬 수 있으나, 이제 한정되지 않는다.
또한, 레이저 소스 제공부(100)는 밀리초(Ms : Millisecond), 나노초(Ns: Nanosecond) 및 펨토초(Fs: Femtosecond) 등의 범위의 펄스 폭(Pulse Duration)을 가지는 펄스 레이저를 발생시킬 수 있다.
레이저 소스 제공부(100)는 후술할 발진부(200)로 특정 파장의 레이저를 조사함으로써, 발진부(200)로 광 에너지를 전달할 수 있다.
이러한, 레이저 소스 제공부(100)는 특정 파장의 레이저를 일정한 펄스 폭의 시드 레이저를 발진부(200)로 조사할 수 있는 것이다.
발진부(200)는 광 에너지를 흡수하여 특정 파장을 갖는 레이저를 출력할 수 있다. 보다 구체적으로 발진부(200)은 레이저 소스 제공부(100)로부터 전달된 레이저를 증폭 및 변환시켜 어느 특정 파장의 레이저를 방출시킬 수 있다.
또한, 발진부(200)는 레이저 소스 제공부(100)로부터 전달된 레이저의 펄스 폭과 다른 펄스 폭을 갖는 레이저를 방출시킬 수도 있다.
이때, 발진부(200)는 레이저 이득 매질(210), 비선형 매질(220), 반사미러(230) 및 Q스위치(240)를 포함한다.
레이저 이득 매질(210)은 광 에너지를 흡수하여 특정 파장의 레이저를 방출시킬 수 있다.
보다 구체적으로, 레이저 이득 매질(210)은 레이저 소스 제공부(100)의 레이저 경로 상에 배치되며, 레이저 소스 제공부(100)로부터 전달된 특정 파장의 레이저를 흡수함으로써, 레이저 소스 제공부(100)로부터 전달된 레이저의 파장과 다른 파장의 레이저를 방출시킬 수 있다.
예를 들어, 레이저 이득 매질(210)은 1020nm 내지 1070nm의 적외선 영역에 포함되는 파장의 레이저를 방출시키기 위해 Nd:YAG 및 Nd:YVO4 등으로 이루어질 수 있으나, 보다 바람직하게는 레이저 이득 매질(210)이 어느 특정 방향으로 편광된 1064nm 파장의 레이저를 방출시키기 위해 Nd:YVO4로 이루어지는 것일 수 있다.
이때, 레이저 이득 매질(210)에서 방출된 레이저는 비선형 매질(220)로 조사될 수 있다.
비선형 매질(220)은 광 에너지를 흡수하여 특정 파장의 레이저를 방출시킬 수 있다. 비선형 매질(220)은 레이저 이득 매질(210)의 레이저 경로 상에 위치하도록 레이저 이득 매질(210)의 일측에 이격되어 배치될 수 있다.
보다 구체적으로, 비선형 매질(220)은 레이저 이득 매질(100)로부터 편광되어 전달되는 특정 파장의 레이저를 흡수하여, 레이저 이득 매질(100)로부터 전달된 레이저의 파장과 다른 파장의 레이저를 방출시킬 수 있다.
예를 들어, 비선형 매질(220)은 1800nm 내지 2350nm의 적외선 영역에 포함되는 파장의 레이저를 방출시키기 위해 PPMgSLT 및 PPSLT 등으로 이루어질 수 있다.
보다 바람직하게는 비선형 매질(220)이 2300nm 및 1980nm으로 두 가지 파장의 레이저를 방출시킬 수 있도록 PPST로 이루어지는 것이 바람직하다.
반사미러(230)는 어느 특정 파장의 레이저를 반사시킬 수 있다.
반사미러(230)는 레이저 이득 매질(210)과 비선형 매질(200)을 사이에 두고 배치되어 레이저 이득 매질(210)과 비선형 매질(220)로부터 방출되는 레이저를 통과 및 반사시킬 수 있다.
이때, 반사미러(230)는 제 1 반사미러(231), 제 2 반사미러(232) 및 제 3 반사미러(233)를 포함한다.
제 1 반사미러(231)는 레이저 이득 매질(210)의 타측에 배치되어, 레이저 이득 매질(210)로부터 방출된 레이저를 레이저 이득 매질(210)로 재반사시키는 역할을 수행한다.
또한, 제 1 반사미러(231)는 레이저 소스 제공부(100)에서 방출되는 레이저의 파장에서는 높은 투과성을 갖고 레이저 이득 매질(210)에서 방출되는 레이저의 파장에서는 높은 반사도를 갖도록 코팅될 수 있다.
이로 인해, 레이저 소스 제공부(100)에서 방출되는 레이저가 제 1 반사미러(231)를 통과하여 레이저 이득 매질(210)로 전달될 수 있다.
제 2 반사미러(232)는 비선형 매질(220)의 일측에 배치되어, 비선형 매질(220)로부터 방출된 레이저를 비선형 매질(220)로 재반사시키나, 일부는 외부로 방출시킬 수 있다.
보다 구체적으로 제 2 반사미러(232)는 레이저 이득 매질(210)과 비선형 매질(220)에서 각각 방출되는 레이저의 파장에 대해 높은 반사도를 갖으나, 비선형 매질(220)에서 방출되는 레이저의 파장에 대해서는 높은 에너지를 갖는 경우 일부 외부로 방출되도록 코팅될 수 있다.
제 3 반사미러(233)는 레이저 이득 매질(210)과 비선형 매질(220)의 사이에 배치되어 레이저 이득 매질(210)로부터 방출된 레이저는 통과시키고, 비선형 매질(220)에서 방출된 레이저는 반사시킬 수 있다.
이때, 제 3 반사미러(233)는 후술할 Q스위치(240)와 비선형 매질(220)의 사이에 배치될 수 있다.
또한, 제 3 반사미러(233)에는 레이저 이득 매질(210)에서 방출된 레이저의 파장에서는 높은 투과성을 갖고 비선형 매질(220)에서 방출되는 레이저의 파장에서는 높은 반사도를 갖도록 코팅될 수 있다.
따라서, 레이저 소스 제공부(100)로부터 전달된 시드 레이저로 레이저 이득 매질(210)이 광 펌핑하여 방출하는 레이저가 제 1 반사미러(231)와 제 2 반사미러(232)에 의해 반사가 이루어짐으로써, 제 1 반사미러(231)와 제 2 반사미러(232)의 사이에서 레이저 이득 매질(210)을 지속적으로 통과하여 공진이 이루어질 수 있다.
이때, 레이저 이득 매질(210)에서 방출되는 레이저는 제 1 반사미러(231)와 제 2 반사미러(232)의 사이에서 지속적으로 공진이 이루어지는 과정에서 비선형 매질(220)도 지속적으로 통과함으로써, 다른 특정 파장으로 변환될 수 있다.
일 예로, 레이저 소스 제공부(100)에서 전달된 800nm 내지 900nm 파장의 레이저가 레이저 이득 매질(210)을 통과하면서 제 1 반사미러(231)와 제 2 반사미러(232) 사이에서 공진이 이루어짐에 따라 어느 특정 방향으로 편광된 1064nm 파장의 레이저가 생성될 수 있다. 이 과정에서 1064nm 파장의 레이저가 비선형 매질(220)을 통과함으로써 2300nm 및 1980nm 파장으로 두 개의 파장을 갖는 레이저가 생성될 수 있다.
이후, 비선형 매질(220)을 통해 생성되는 2300nm 및 1980nm 두 개의 파장을 갖는 레이저는 제 2 반사미러(232)와 제 3 반사미러(233) 사이에서 순환됨에 따라 충분한 광 에너지가 축적되면 제 2 반사미러(232)를 통과하여 외부로 방출될 수 있다.
이때, 제 3 반사미러(233)를 통과하여 비선형 매질(220)을 통해 변환되지 않은 1064nm 파장의 레이저는 제 1 반사미러(231)와 제 2 반사미러(232)의 사이에서 재차 공진이 이루어질 수 있다.
Q스위치(240)는 레이저 이득 매질(210)로부터 방출된 레이저의 편광 방향을 변경시킬 수 있다. Q스위치(240)는 레이저 이득 매질(210)과 비선형 매질(220) 사이에 배치될 수 있다. 일 예로, Q스위치(240)는 레이저 이득 매질(210)과 반사미러(230)의 제 3 반사미러(233)의 사이에 배치될 수 있다.
이때, Q스위치(240)는 Q스위치구동신호(Q Switching Trigger) 및 전원이 인가 여부에 따라 레이저 이득 매질(210)로부터 생성되는 레이저의 경로를 작동시간 동안 선택적으로 차단하거나 유지시킬 수 있다.
보다 구체적으로, Q스위치(240)는 특정 시간 동안 작동하기 위한 후술할 제어부(500)로부터 Q스위치구동신호와 전원을 인가 받아 작동되면, 제 1 반사미러(231)와 제 2 반사미러(232) 사이에서 광 펌핑되어 에너지가 축적된 레이저를 방출시킬 수 있다. 이후, Q스위치(240)의 작동이 해제 됨에 따라 레이저의 방출이 이루어질 수 있다.
즉, Q스위치(240)을 통해 레이저 이득 매질(210)로부터 방출되는 레이저를 Q스위칭된 펄스 레이저(Q Switching Pulse Laser)를 방출시킬 수 있는 것이다.
또한, Q스위치(240)에 의해 방출되는 레이저의 펄스 폭은 레이저 이득 매질(210)의 사이에서 공진이 이루어짐으로써 생성된 레이저의 펄스 폭(Pulse Duration) 보다 짧을 수 있다. 예를 들어, 제 1 반사미러(231)와 제 2 반사미러(232) 사이에서 공진이 이루어진 레이저는 수밀리초(Ms : Millisecond)일 수 있으나, Q스위치(240)의 작동에 의한 레이저의 펄스의 폭은 수나초(Ns : Nano second)일 수 있다.
이로서, 발진부(200)는 레이저 소스 제공부(100)에서 생성된 시드 레이저를 이용하여 레이저 이득 매질(210)에서 펌핑 레이저를 생성하고, 펌핑 레이저를 이용하여 비선형 매질(220)을 통과시킴으로써, 레이저의 파장을 변환시켜 특정 원하는 파장의 레이저를 출력시킬 수 있는 내부 공진기형인 인트라-케비티(Intra-cavity)로 이루어질 수 있는 것이다. 이와 같이 발진부(200)가 인트라-케비티로 이루어질 경우에는 발진부(200)의 크기와 구성을 간소화시킬 수 있을 뿐만 아니라. 용이하고 보다 효율적으로 펌핑 레이저를 원하는 파장의 레이저로 변환시킬 수 있다.
온도 측정부(300)는 발진부(200)의 온도를 측정할 수 있다. 온도 측정부(300)는 발진부(200)의 레이저 이득 매질(210), 비선형 매질(220) 및 Q스위치(240) 각각의 온도를 측정할 수 있다.
이때, 온도 측정부(300)는 제 1 온도센서(310), 제 2 온도센서(320) 및 제 3 온도센서(330)를 포함한다.
제 1 온도센서(310)는 레이저 이득 매질(210)의 일측에 결합될 수 있다. 이때, 제 1 온도센서(310)는 레이저 이득 매질(210)의 외주면을 감싸도록 형성되는 레이저 이득 매질 하우징(211)의 일측에 레이저 이득 매질(210)과 근접하도록 결합되는 것이 바람직하다.
이로 인해, 제 1 온도센서(310)는 레이저 소스 제공부(100)로부터 레이저를 전달받아 광 펌핑이 이루어지는 레이저 이득 매질(210)의 온도 변화를 지속적으로 측정할 수 있다.
제 2 온도센서(320)는 Q스위치(240)의 일측에 결합될 수 있다. 이때, 제 2 온도센서(320)는 Q스위치(240)의 외주면을 감싸도록 형성되는 Q스위치 하우징(241)의 일측에 Q스위치(240)와 근접한 위치에 결합되는 것이 바람직하다.
이로 인해, 제 2 온도센서(320)는 레이저 이득 매질(210)로부터 레이저를 통과시키거나, Q스위칭(Q Switching)을 위해 동작하는 Q스위치(240)의 온도 변화를 지속적으로 측정할 수 있다.
제 3 온도센서(330)는 비선형 매질(220)매질의 일측에 결합될 수 있다. 이때, 제 3 온도센서(330)는 비선형 매질(220)의 외주면을 감싸도록 형성되는 비선형 매질 하우징(221)의 일측에 비선형 매질(220)과 근접한 위치에 결합되는 것이 바람직하다.
이로 인해, 제 3 온도센서(330)는 레이저 이득 매질(210)로부터 전달받은 레이저의 파장 변환이 이루어지는 비선형 매질(220)의 온도 변화를 지속적으로 측정할 수 있다.
온도조절부(400)는 발진부(200)의 온도를 조절할 수 있다. 보다 구체적으로, 온도 조절부(400)는 온도 측정부(300)로부터 측정된 온도값을 전달받고, 그 온도값을 기준으로 발진부(200)의 온도를 기 설정된 값으로 조절할 수 있다.
이때, 온도조절부(400)는 쿨링펌프(410)와 히트펌프(420)를 포함한다.
쿨링펌프(410)는 발진부(200)의 레이저 이득 매질(210)과 Q스위치(240) 및 제 1 및 2 온도센서(310, 320)와 연결되어, 제 1 및 2 온도센서(310, 320)로부터 측정된 온도를 기준으로 레이저 이득 매질(210)과 Q스위치(240) 각각의 냉각수를 공급하여 온도를 조절할 수 있다.
보다 구체적으로, 쿨링펌프(410)는 레이저 이득 매질(210)의 레이저 이득 매질 하우징에 연결되어, 제 1 온도센서(310)로부터 측정된 레이저 이득 매질(210)의 온도를 기준으로 레이저 이득 매질(210)의 온도를 기 설정된 값으로 일정하게 조절할 수 있다.
쿨링펌프(410)는 레이저 이득 매질(210)의 온도를 조절하기 위해 냉각수 공급부(411), 냉각수 저장부(412) 및 냉각수 온도조절부(413)를 포함한다.
냉각수 공급부(411)는 다수개의 유입 및 배출라인을 통해 레이저 이득 매질 하우징(211)에 연결되어, 레이저 이득 매질 하우징(211) 및 Q스위치 하우징(241)의 내측으로 냉각수를 유입시킬 수 있다. 이때, 냉각수 공급부(411)는 일정한 토크를 갖고 냉각수를 펌핑할 수 있는 "펌프"일 수 있다.
보다 구체적으로, 냉각수 공급부(411)는 레이저 이득 매질 하우징(211)으로 냉각수를 유입시킬 경우, 레이저 이득 매질 하우징(211)의 일측 및 타측에 제 1 유입라인(411a)와 제 1 배출라인(411b)이 각각 연결됨으로써, 제 1 유입라인(411a)을 통해 냉각수를 레이저 이득 매질 하우징(211)의 내측에 유입시키고, 제 1 배출라인(411a)을 통해 레이저 매질 하우징(211)의 외측으로 배출시킬 수 있다.
또한, 냉각수 공급부(411)는 Q스위치 하우징(241)으로 냉각수를 유입시킬 경우, Q스위치 하우징(241)의 일측 및 타측에 제 2 유입라인(211a)과 제 2 배출라인(211b)이 각각 연결됨으로써, 제 2 유입라인(211a)를 통해 냉각수를 Q스위치 하우징(241)의 내측으로 유입시키고, 제 2 배출라인(211b)를 통해 Q스위치 하우징(241)의 외측으로 배출시킬 수 있다.
이때, Q스위치 하우징(241)의 내측에는 냉각수 공급부(411)로부터 유입되는 냉각수가 다시 배출될 수 있도록 유로가 형성될 수 있다.
냉각수 공급부(411)는 Q스위치(240)의 내측으로 냉각수를 지속적으로 유입시키고, 외측으로 배출시킴으로써, Q스위치(240)의 온도를 기 설정된 값으로 조절할 수 있는 것이다.
이때, 레이저 이득 매질 하우징(211)에는 내측에 레이저 이득 매질(210)의 외주면으로 유로가 형성되기 때문에 냉각수의 유입 및 배출이 안내될 수 있다.
또한, 냉각수 공급부(411)는 레이저 이득 매질 하우징(211)의 내측으로 냉각수를 지속적으로 유입시키고, 외측으로 배출시켜 레이저 이득 매질(210)의 온도를 기 설정된 값으로 조절할 수 있는 것이다.
이때, 냉각수 공급부(411)를 통해 레이저 이득 매질 하우징(211) 및 Q스위치 하우징(241)으로 유입 및 배출되는 냉각수는 냉각수 저장부(412)에 저장될 수 있다.
냉각수 저장부(412)는 냉각수 공급부(411)와 연결되어 냉각수를 저장할 수 있다. 보다 구체적으로 냉각수 저장부(412)는 냉각수 공급부(411)와 연결되어, 냉각수 공급부(411)를 통해 레이저 이득 매질 하우징(211)과 Q스위치 하우징(241)으로 유입 및 배출되는 냉각수를 저장할 수 있다.
또한, 냉각수 온도조절부(400)는 냉각수 저장부(412)에 근접하게 위치되어, 냉각수 저장부(412)의 내부에 저장되는 냉각수의 온도를 기 설정된 값으로 유지시킬 수 있다.
냉각수 온도조절부(400)는 냉각수 저장부(412)와 접하는 일측면은 흡열면으로, 타측면은 방열면으로 형성되는 열전소자일 수 있다. 여기서, 열전소자는 전자적 방식으로 양면의 온도가 달리 제어되는 것으로, 가해지는 전압의 방향에 따라 일측면은 온도가 떨어져 흡열면(냉각작용)으로 형성되고 타측면은 온도가 올라가 방열면(가열작용)으로 형성되어 펠티어 효과에 의한 흡열 또는 방열을 이용한 것이다.
따라서, 냉각수 온도조절부(400)는 온도조절부(400)의 제 1 및 2 온도센서(310, 320)로부터 측정된 레이저 이득 매질(210) 및 Q스위치(240) 각각에 대한 온도값을 전달받고, 냉각수 저장부(412)에 저장되는 냉각수의 온도를 기 설정된 값을 유지할 수 있도록 냉각 기능을 수행할 수 있다.
히트펌프(420)는 발진부(200)의 비선형 매질 및 제 3 온도센서(330)와 연결되어, 제 3 온도센서(330)로부터 측정된 온도를 기준으로 비선형 매질(220)의 온도를 조절할 수 있다.
보다 구체적으로, 히트펌프(420)는 비선형 매질(220)의 외주면을 감싸는 비선형 매질 하우징(221)에 결합되어, 제 3 온도센서(330)로부터 측정된 온도를 기준으로 비선형 매질(220)의 온도를 기 설정된 값으로 일정하게 조절할 수 있다.
이때, 히트펌프(420)는 발열모듈(421), 발열모듈 온도조절부(422) 및 메모리(423)를 포함한다.
발열모듈(421)은 전원을 열에너지로 변환하여 발열할 수 있다. 발열 모듈()은 발열모듈 온도조절부(422)에 연결되는 전극을 통해 전기적으로 연결되어, 발열모듈 온도조절부(422)로부터 전원이 전달될 경우, 그 전원을 열에너지로 변환하여 자체적으로 발열함으로써 외부로 열을 방출시킬 수 있다.
이때, 발열모듈(421)의 발열량은 발열모듈 온도조절부(422)에 의해 제어될 수 있다.
발열모듈 온도조절부(422)는 후술할 제어부(500)와 연결됨으로써, 발열모듈(421)에 전원을 전달할 수 있다. 발열모듈 온도조절부(422)는 제어부(500)로부터 레이저 구동 신호 및 전원을 인가받을 경우, 발열모듈(421)로 전원을 전달하여 발열모듈(421)을 제어할 수 있다.
또한, 발열모듈 온도조절부(422)는 제 3 온도센서(330)로부터 측정된 온도값을 전달받아 기 설정된 온도값의 동일 여부를 판단한 이후, 발열모듈(421)에 전달되는 전원을 제어할 수 있다.
예를 들어, 발열모듈 온도조절부(422)는 제 3 온도센서(330)로부터 전달된 온도값이 기 설정된 온도값 이상일 경우, 발열모듈(421)에 전달되는 전월을 차단할 수 있다.
또한, 발열모듈 온도조절부(422)는 제 3 온도센서(330)로부터 전달된 온도값이 기 설정된 온도값 미만일 경우, 제 3 온도센서(330)로부터 전달되는 온도값이 기 설정된 온도값 이상이 되도록 발열모듈(421)에 전원을 전달할 수 있다.
이때, 발열모듈 온도조절부(422)는 발열모듈(421)에 전달되는 전원량을 제어함으로써, 발열모듈(421)의 발열량을 증가 또는 감소시켜 제 3 온도센서(330)로부터 전달되는 온도값의 승하강되는 정도를 조절할 수 있다.
즉, 발열모듈 온도조절부(422)는 발열모듈(421)을 제어하여 비선형 매질을 기 설정된 온도로 일정하게 유지시키기 위한 것일 수 있다.
메모리(423)는 비선형 매질(220)의 온도를 기 설정된 온도로 조절시킬 수 있도록 기 설정 온도값이 저장될 수 있다.
즉, 메모리(423)는 발열모듈 온도조절부(422)가 제 3 온도센서(330)로부터 전달된 온도값과 비교하여 발열모듈(421)을 제어함으로써 비선형 매질(220)의 온도를 기 설정된 온도로 유지시키기 위한. 기 설정 온도값이 저장되는 것이다.
또한, 메모리(423)는 제 3 온도센서(330)로부터 전달되는 온도값의 승하강되는 정도에 따라 발열모듈(421)에 전달되는 전원량의 대응되는 전원값이 저장될 수 있다.
제어부(500)는 각부를 제어할 수 있다. 제어부(500)는 레이저 소스 제공부(100), 발진단(200), 온도 측정부(300) 및 온도 조절부(400)를 제어한다.
제어부(500)는 후술할 전원공급부(600)로부터 전원을 인가받은 전원을 레이저 소스 제공부(100)와 발진부(200)의 Q스위치(400)와 온도 측정부(300) 및 온도 조절부(400)으로 전원을 전달한다.
제어부(500)는 후술할 입력장치(700)에 의해 작동에 대한 입력신호를 인가받은 후, 발진단(200), 온도 측정부(300) 및 온도 조절부(400)가 작동될 수 있도록 각각에 작동 신호를 전달한다.
제어부(500)는 특정 시점에서 기 설정된 시간동안 Q스위치(240)를 작동시켜 Q스위칭된 펄스 레이저를 발생시키기 위해 Q스위치(240)에 Q스위치구동신호를 인가할 수 있다.
제어부(500)는 발진단(200)의 레이저 이득 매질(210)과 Q스위치(240)를 기 설정된 값으로 온도를 일정하게 유지시키기 위한 온도 조절부(400)에서 쿨링펌프(410)의 작동을 제어할 수 있도록 쿨링펌프(410)으로 동작 신호를 전달할 수 있다.
즉, 제어부(500)는 쿨링펌프(410)의 냉각수 공급부(411) 및 냉각수 온도조절부(413)을 제어함으로써, 레이저 이득 매질(210)과 Q스위치(240)에 지속적으로 냉각수를 순환시키도록 냉각수 공급부(411)의 작동을 제어하며, 레이저 이득 매질(210)과 Q스위치(240)을 순환한 이후, 냉각수 저장부(412)에 저장된 냉각수의 온도를 기 설정된 값으로 유지시키기 위한 작동을 제어하는 것이다.
또한, 제어부(500)는 발진단(200)의 비선형 매질(220)을 기 설정된 값으로 온도를 일정하게 유지시키기 위한 히트펌프(420)의 작동을 제어할 수 있다. 이때, 제어부(500)는 발열모듈(421)의 작동을 제어하는 발열모듈 온도조절부(422)가 작동될 수 있도록 제어 신호를 전달한다.
전원공급부(600)는 레이저 소스 제공부(100), Q스위치(240), 온도 측정부(300) 및 온도 조절부(400) 각각에 전원을 전달할 수 있다. 전원공급부(600)는 후술할 입력장치(700)에서 제어부(500)으로 레이저를 방출하기 위한 제어 신호 즉, 구동에 대한 제어 신호가 인가됨에 따라 레이저 소스 제공부(100), Q스위치(240), 온도 측정부(300) 및 온도 조절부(400) 각각으로 전원이 전달되는 것이다.
입력장치(700)는 일 예로 레이저 소스 제공부(100)과 발진부(200)으로부터 레이저 발진이 이루어질 수 있도록 구동 내용을 조작하기 위한 정보를 입력 받을 수 있다. 이때, 입력장치(700)에 입력되는 정보는 파라메타일 수 있으며, 사용자로부터 정보를 입력 받을 수 있도록 터치 패널과 결합되는 디스플레이일 수 있다.
입력장치(700)는 사용자로부터 입력되는 정보에 따라 레이저 소스 제공부(100)과 발진부(200)을 통해 레이저 방출이 제어될 수 있도록 제어부(500)으로 입력된 정보를 전달할 수 있는 것이다.
이로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 지방 제거용 레이저 발생 장치은 레이저 이득 매질(210)과 비선형 매질(220)이 Nd:YVO4와 PPSLT로 이루어질 경우, 레이저 소스 제공부(100)로부터 전달된 시드 레이저를 Nd:YVO4로 통과하여 공진이 이루어지면서 1064nm 파장의 펌핑 레이저가 생성되고, 1064nm 파장의 펌핑 레이저가 PPSLT를 통과함으로써 1980nm 및 2300nm 파장의 레이저가 동시 방출되는 구조이다.
또한, 온도조절부(400)를 통해 쿨링 및 히팅 즉, 발진부(200)의 레이저 이득 매질(210), 비선형 매질(220) 및 Q스위치(240) 각각에 대한 온도를 지속적으로 제어함으로써, 안정적인 레이저 방출을 수행할 수 있다.
예를 들면, 발진부(200)에서 레이저 이득 매질(210)을 통해 레이저의 공진이 이루어지면서 레이저 이득 매질(210)의 온도가 급격히 상승됨에 따라 발출되는 펌핑 레이저의 발산각이 커짐으로써, 비선형 매질(220)에 펌핑 레이저가 정확하게 전달되지 않게 되는 열 렌즈 효과(Thermar Lens)의 발생을 미연에 방지할 수 있는 것이다.
또한, 발진부(200)에서 비선형 매질(220)의 온도를 일정하게 조절함으로써, 레이저 이득 매질(210)에서 방출되는 1064nm 파장의 펌핑 레이저를 보다 효과적으로 1980nm 및 2300nm의 파장으로 변환시킬 수 있는 것이다.
이러한 구조에 의해 본 발명을 통해 발생되는 1980nm 및 2300nm 파장의 레이저는 종래의 지방 분해 레이저의 파장으로 사용되는 1064nm 또는 1470nm 파장 레이저 보다 지방에 대한 흡수율이 10배이며, 물에 대한 흡수율이 2배 이상 높은 효과를 가지고 있기 때문에 지방을 보다 효율적으로 빠른 시간 내에 제거할 수 있는 효과가 있다.
도 6을 참조하면, 상술한 1980nm 및 2300nm 레이저를 통해 종래의 1064nm　또는 1440nm 파장의 레이저를 조사하는 경우 보다 효율적으로 지방을 제거할 수 있음을 검증하기 위하여 실험을 수행하였다.
실험은 1980nm 및 2300nm 파장의 레이저를 하나의 동물 복부 조사하여 수십일을 관찰하여 지방의 두께 변화를 확인하는 것으로 수행하였다.
보다 구체적으로, 하나의 동물 복부에서 약 여섯 부분의 레이저 조사부위를 지정하고, 이와 함께 조사부위에 대응되도록 #1 내지 #6으로 번호를 지정하여 지방의 두께 변화와 각 조사부위에서 생체 조직 일부와 혈액 등을 일부 채취하여 조직 검사를 수행하였다. 이때, #6의 조사부위에는 대조군으로 1470nm 파장의 레이저를 조사하였다.
따라서, #1 내지 #6의 조사 부위에 1980 및 2350nm의 레이저를 수십일 동안 지속적으로 조사함에 따른 실험결과로 #6의 조사 부위를 제외한 나머지 #1 내지 #5의 조사부위에서는 지속적으로 지방의 두께가 감소되는 것을 확인하였으며, 1064nm 및 1470nm 파장의 레이저 보다 1980nm 및 2300nm 파장이 동시 방출되는 레이저가 시술자의 복부에 조사될 경우 지방층의 두께가 효율적으로 감소하는 효과를 얻을 수 있음을 알 수 있었다.
100 : 레이저 소스 제공부 200 : 발진부
210 : 레이저 이득 매질 211 : 레이저 이득 매질 하우징
220 : 비선형 매질 221 : 비선형 매질 하우징
230 : 반사미러 231 : 제 1 반사미러
232 : 제 2 반사미러 233 : 제 3 반사미러
240 : Q스위치 300 : 온도측정부
310 : 제 1 온도센서 320 : 제 2 온도센서
330 : 제 3 온도센서 400 : 온도조절부
410 : 쿨링펌프 411 : 냉각수 공급부
412 : 냉각수 저장부 413 : 냉각수 온도조절부
420 : 히트펌프 421 : 발열모듈
422 : 발열모듈 온도조절부 423 : 메모리
500 : 제어부 600 : 전원공급부
700 : 입력장치

Claims (5)

  1. 808nm의 파장을 갖는 시드 레이저를 방출시키는 레이저 소스 제공부(100)와;
    상기 레이저 소스 제공부(100)의 레이저 경로 상에 배치되어, 상기 레이저 소스 제공부(100)의 상기 시드 레이저를 광원으로 하여 펌핑 레이저를 방출하고, 상기 펌핑 레이저를 변환시켜 출력하는 발진부(200)와;
    상기 발진부(200)의 온도를 측정하는 온도 측정부(300)와;
    상기 온도 측정부(300)에서 측정된 온도를 기준으로 상기 발진부(200)의 온도를 기 설정된 값으로 조절하는 온도조절부(400) 및;
    상기 발진부(200), 상기 온도 측정부(300) 및 상기 온도 조절부(400)의 동작을 제어하는 제어부(500);를 포함하되,
    상기 발진부(200)는,
    상기 레이저 소스 제공부(100)로부터 상기 시드 레이저를 전달받아 1020nm 내지 1070nm의 파장을 갖는 상기 펌핑 레이저를 방출하는 레이저 이득 매질(210)과;
    상기 레이저 이득 매질(210)의 일측에 이격되어 배치되며, 상기 레이저 이득 매질(210)로부터 상기 펌핑 레이저를 전달받아 1800nm 내지 2300nm 파장을 갖는 레이저로 변환시키는 비선형 매질(220)과;
    상기 레이저 이득매질(210)과 상기 비선형 매질(220)을 사이에 두고 배치되어 상기 레이저 이득 매질(210)과 상기 비선형 매질(220) 각각에서 방출되는 레이저를 통과 및 반사시키는 반사미러(230); 및
    상기 레이저 이득 매질(210)과 상기 비선형 매질(220) 사이에 배치되어, 상기 펌핑 레이저의 경로를 차단 및 유지시키는 Q스위치(240)를 포함하고,
    상기 온도 측정부(300)는,
    상기 레이저 이득 매질(210)의 일측에 결합되어 상기 레이저 이득 매질(210)의 온도 변화를 측정하는 제 1 온도센서(310)와;
    상기 Q스위치(240)의 일측에 결합되어 상기 Q스위치(240)의 온도 변화를 측정하는 제 2 온도센서(320); 및
    상기 비선형 매질(220)의 일측에 결합되어 상기 비선형 매질(220)의 온도 변화를 측정하는 제 3 온도센서(330);를 포함하고,
    상기 온도 조절부(400)는,
    상기 제 1 및 제 2 온도센서(310, 320) 각각에서 측정된 온도를 기준으로 상기 레이저 이득 매질(210)과 상기 Q스위치(240) 각각의 온도를 기 설정된 값으로 조절하는 쿨링펌프(410); 및
    상기 제 3 온도센서(330)에서 측정된 온도를 기준으로 상기 비선형 매질(220)의 온도를 기 설정된 값으로 조절하는 히트펌프(420);를 포함하는 것을 특징으로 하는 지방 제거용 레이저 발생장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 반사미러(230)는,
    상기 레이저 이득 매질(210)의 타측에 배치되어, 상기 시드 레이저는 통과시키고 상기 펌핑 레이저는 반사시키는 제 1 반사미러(231)와;
    상기 비선형 매질(220)의 일측에 배치되어, 상기 시드 레이저와 상기 비선형 매질(220)을 통해 파장이 변환된 레이저를 반사시키되, 상기 파장이 변환된 레이저의 일부는 통과시키는 제 2 반사미러(232)와;
    상기 Q스위치(240)와 상기 비선형 매질(220)의 사이에 배치되어 상기 펌핑 레이저는 통과시키고 상기 비선형 매질(220)을 통해 파장이 변환된 레이저는 반사시키는 제 3 반사미러(233)를; 포함하는 것을 특징으로 하는 지방 제거용 레이저 발생 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 쿨링펌프(410)는,
    상기 레이저 이득 매질(210) 및 상기 Q스위치(240) 각각으로 냉각수를 순환시키는 냉각수 공급부(411)와;
    상기 냉각수 공급부(411)를 통해 순환되는 냉각수를 저장하는 냉각수 저장부(412); 및
    상기 냉각수 공급부(411)로부터 순환된 이후 상기 냉각수 저장부(412)에 저장되는 냉각수의 온도를 기 설정된 값으로 일정하게 유지시키는 냉각수 온도조절부(413);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지방 제거용 레이저 발생 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 히트펌프(420)는,
    전원을 열 에너지로 변환하여 발열함으로써 열을 방출하는 발열모듈(421); 및
    상기 발열모듈(421)로 전원을 공급하고, 상기 제 3 온도센서(330)의 측정된 온도값과 기 설정된 온도값의 동일 여부 판단 이후, 상기 발열모듈(421)의 발열량을 조절하는 발열모듈 온도조절부(422);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지방 제거용 레이저 발생 장치.
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