KR20010090805A

KR20010090805A - 치료용 레이저 처치의 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20010090805A
Application number: KR1020017005387A
Authority: KR
Inventors: 저르데스하롤드엠.
Original assignee: 추후기재; 쎄러퓨틱 레이저 코포레이션
Priority date: 1999-03-29
Filing date: 2000-03-28
Publication date: 2001-10-19
Also published as: GB2361646A; EP1244391A1; WO2000057804A1; US6267779B1; US20020002391A1; CA2359807A1; MXPA01004154A; HUP0301300A2; DE10084417T1; WO2000057804A9; AU3926600A; GB0111600D0; BR0007022A

Abstract

본 발명에 따른 치료용 레이저 장치(10)는 제어기(210) 및 방사선 조사기(155)에 광섬유 케이블(135, 140)을 통해서 연결된 적어도 2개의 원드(125, 130)를 포함하고 있다. 제어기(210) 및 조사기는 적어도 2개의 적외 파장 고체 상태 다이오드(solid-state diode; SSD) 레이저(165), 및 적어도 2개의 가시 파장 SSD 조준용 레이저(170)를 포함하고 있다. 본 발명의 장치는 또한 가시광선 SSD 조준용 레이저(170)와 일치하는 적외 SSD 레이저(165)로부터의 전자 방사선을 결합시키도록 구성된 콤바이너(195)를 포함하고 있다. 본 발명에 따른 방법에서, 가시광선 SSD 조준용 레이저(170)를 포인터(pointer)로서 사용함으로써, 시술자는 포유류의 피부에 근접하게 원드(125, 130)를 위치시킬 수 있고, 이에 의해 처치용 적외 레이저(127, 132)의 빔들이 포유류의 몸 내부의 부위(B)에서 교차한다.

Description

치료용 레이저 처치의 방법 및 장치{Method and apparatus for therapeutic laser treatment}

의료 상황의 처치에 레이저빔 에너지를 적용하는 것은 1970년대 초반부터 연구조사되어 왔다. 1∼100㎽의 크기의 낮은 전력의 에너지빔 에너지를 변동 파장(예컨대, 700∼1100 나노미터)("㎚")으로 인가하는 것이 각종 의료 상황의 처치에 효과적이라는 것은, 수많은 연구조사로 증명되고 있다. 낮은 레벨(level)의 레이저빔 에너지는 외과 치료 후에 창상 치유(wound healing)를 강화시키고 반흔 조직(scar tissue)의 전개를 감소시킨다고 알려져 있다. 낮은 에너지빔 에너지는 또한 굳은 관절을 완화시키고, 손상 관절의 치유를 촉진하며, 신체에서 골절과 큰 타박상의 치유 능력을 자극하고, 욕창의 치유를 강화시킨다고 알려져 있다.

파장이 변하는 낮은 레벨의 레이저빔 에너지를 의료 분야와 치과 분야에 작용하는 것은 통증 억제, 신경 자극, 부종의 수축, 염증이나 관절염, 근육 및 힘줄 손상의 저하 및 신체의 신경 호르몬계의 자극을 포함하고 있다. 그 외의 적용은 세포 특히, 면역계 및 항원 반응에 관계된 세포에서 활동도가 증가함을 보여준다.

낮은 전력의 레이저빔 에너지애 대한 포유류 조직의 반응 메카니즘은 명확하게 설명되어 있지 않다. 사람, 동물 및 생물학적 조직의 치료용 레이저 처지는 통상 "포토바이오스티물레이션(photobiostimulation)" 처리라고 한다. 포토바이오스티물레이션의 작용이 프로스타글라딘(prostaglandins)의 레벨을 변화시킴으로써 창상 치유의 초기 단계를 촉진한다고 제안되고 있다. 또한, 레이저빔 에너지는 ATP 합성을 증가시키고, 콜라겐 합성을 촉진하며, 아울러 면역 세포가 병원체의 침범을 방어하는 능력을 증가시킨다고 제안되고 있다. 예를 들어, Bolognami et al., "Effect of GaAs Pulsed Lasers on ATP Concentration and ATPase Activity In Vitro and In Vivo,"International Cong. On Laser in Medicine and Surgery,p. 47 (1985); Karu and Letokhov, "Biological Action of Low-Intensity Monochromatic Light in the Visible Range,"Lasers Photobiology and Photomedicine,ed. Martellucci, pp. 57-66 (Plenum Press 1985); Passarella et al., "Certain Aspects of Helium-Neon Laser Irradiation on Biological Systems in Vitro,"Ibidat pp. 67-74를 참조할 것.

종래의 낮은 전력(100㎽ 이하)의 치료용 레이저 장치는 일반적으로 단일 레이저빔 소스(source) 또는 조사기와 함께 휴대용 프로브(probe)를 포함하거나, 또는 종래의 일정한 전원 공급기에 의해 전력이 공급되는 부착식 프로브를 갖는 대형의 고정 테이블 콘솔(table console)을 포함하고 있다. 통상의 레이저 소스는 레이저 다이오드(diode) 이다. 이 레이저 다이오드는 전력과 파장의 조합을 쉽게 바꿀 수 있다. 또한, 다수개의 레이저 다이오드를 포함하는 대형 프로브 또한 공지되어 있다.

Isakov et al.은 미국 특허 제 4,069,823호에서 1개 또는 몇 개의 레이저, 라이트 가이드(light guide) 및 초점 배럴(barrel)을 포함하는 치료용 레이저 장치를 기재하고 있으며, 이 장치에는 횡단 및 종단으로 이동하는 적어도 2개의 플랫폼(platform)이 있어서 조직을 절단할 수 있다. 또한, 이 특허에는 비가시 레이저빔과 일치하는 가시광선 빔을 사용함으로써, 외과의사가 비가시 레이저 빔을 필요한 지점에 정확하게 조준할 수 있도록 하는 것이 기재되어 있다. 또한, 파장이 1060㎚인 CO₂레이저를 이용한다. 이 특허는 또한 레이저빔의 밀도를 최대 10⁵W/㎠로 할 것을 제안하고 있다.

Kanazawa et al.은 미국 특허 제 4,640,283호에서 레이저빔 조사에 의한 무좀의 치유 방법을 기재하고 있다. 이 특허에는 파장이 700㎚ 이상인 적외선 영역에서 레이저빔을 방출하는 CO₂레이저 또는 YAG 레이저 등의 레이저의 사용이 개시되어 있다. 에너지 레벨은 10㎳ 이하의 주기 동안에 2J/㎠ 이상으로 기재되어 있다. 이 특허는 관절염, 점액낭염(bursitis) 등의 의료 상황의 레이저 치료를 위한 적어도 2개의 원드를 포함하고 있는 장치의 사용은 제안하지도 기재하고 있지도 않다.

Muchel은 미국 특허 제 4,699,839호에서 레이저 광의 치료 용도를 위한 광학계를 기재하고 있다. 이 특허에 기재된 계기는 사람의 눈과 같은 신체의 일부분을 관찰하는 것과 레이저 치료하는 것을 함께 제공한다. 이 특허는 다수개의 소스로부터의 레이저 치료 방사선을 조합하는 데에 적합한 특정 매개변수 내에서 주요 대물렌즈를 구성하는 것을 기재하고 있다. 첫 번째 소스는 파장이 예를 들어 1064㎚인 방사선을 방출한다. 두 번째 소스는 파장이 633㎚인 표적 레이저 방사선을 방출한다. 아울러, 세 번째 소스는 480㎚∼644㎚의 가시 스펙트럼 범위에서 관찰용 방사선을 방출한다.

Walker는 미국 특허 제 4,671,285호에서 레이저 포토 시물레이션(laser photo simulatiom)에 의한 인간의 신경계 장애의 치료를 기재하고 있다. 이 특허는 손상된 신경 부위에 인접한 피부에 본질적으로 단색인(monochromic) 광을 인가함으로써 인간의 손상된 신경 부위를 치료하는 방법에 관한 것이다. 이 특허의 발명자는 광섬유 프로브를 갖는 헬륨-네온 레이저(632.5㎚, 1㎽ 및 20㎐)를 사용하는데, 상기 프로브는 환자의 피부에 대해 고정되어 있다. 또한, 이 특허의 발명자는 적외 레이저(1090㎚)의 조사는 아무런 효과가 없다고 기재한다. 이 특허는 본 발명과는 실질적으로 거리가 있다.

Liss et al.은 미국 특허 제 4,724,835호에서 펄스 레이저파를 사용하는 치료용 레이저 장치를 기재하고 있다. Liss et al.에 의한 장치는 적외 대역(파장이 대략 900㎚)에 있는 에너지의 레이저 소스로서 갈륨-알루미늄-비소 다이오드를 사용한다.

Presta et al.에 의한 미국 특허 제 4,396,285호는 적어도 2개의 레이저 및 이동성 오목 반사기를 구비하고 있는 의료 분야의 치료용 레이저 시스템에 관한 것이다. 레이저 빔들 중의 첫 번째, 즉, 화상빔(imaging beam)이 반사기에 충돌하고, 이 반사기로부터 반사되며, 생물학 검사본에 충돌하도록 정렬되어 있다. 이 반사기는 빔이 정렬되어 생물학 표본의 원하는 위치에 충돌할 때까지 이동한다. 두 번째 빔도 또한 반사기에 충돌하고, 이 반사기로부터 반사되며, 첫 번째 빔이 충돌한 위치와 동일한 원하는 위치에 충돌하도록 정렬되어 있다. 두 번째 레이저는 일반적으로 CO₂레이저라고 기재되어 있고, 파장이 10.6㎛인 두 번째 빔을 발생시킨다. 또한, 이 특허에 기재된 시스템은 정밀 수술에 유용한 것으로 설명되어 있다. 이 특허는 치료용 방사선 및 조준용 방사선이 환자의 피부 표피에서 일치하도록 합쳐지는 치료용 레이저 장치를 기재하지 않고 있으며, 빔들이 환자의 신체 내에서 교차하도록 하는 적어도 2개의 원드에 대해서도 기재하지 못하고 있다.

Diamantopoulos et al.에 의한 미국 특허 제 4,930,504호는 복수개의 파장, 바람직하게는 적어도 3개의 각기 다른 파장의 단색 방사선 소스(radiation source)들의 배열을 포함하는 조직 바이오스티물레이션 장치에 관한 것이다. 예를 들어, 이 특허는 방출된 주파수가 660㎚, 820㎚, 880㎚ 및 950㎚인 다중 다이오드 바이오스티물레이션 장치에 의한 환자의 치료를 기술한다. 이 특허에 기재된 전력 레벨은 5㎽∼500㎽ 이다. 이 특허는 또한 소스의 출력이 결합되는 복수개의 소스로부터 단일 응급 부위로 조사된 방사선을 유연성 광섬유를 통해서 얻는 것을 기술하고 있다.

Labbe et al.은 미국 특허 제 5,021,452호에서 아스코르브산염(ascorbate) 또는 아스코르브산염의 유도체를 창상 부위에 투여한 다음에, 창상 부위를 약 600㎚∼약 1100㎚의 파장에서 저전력 레이저로 조사함으로써 창상 치유를 향상시키는 방법을 기재하고 있다. 이 특허에서는 레이저가 1.0mJ/㎠∼약 1000mJ/㎠의 범위에서 에너지 출력하는 펄스파 또는 연속파 레이저가 될 수 있다고 기재되어 있다. 이 특허는 처치할 동물의 몸 내부에서 치료 방사선빔들이 교차하도록 치료용 방사선빔과 조준용 방사선빔을 결합시키는 데 적어도 2개의 원드를 사용하는 장치를 제안하지도 기재하지도 않았다.

Johnson et al.은 미국 특허 제 5,147,349호에서 망막의 포토 응고 (photocoagulation)를 위한 다이오드 레이저 장치를 기재하고 있다. 이 특허의 발명자는, 타원형 레이저빔이 전달 시스템의 광섬유 케이블에서 결합되기 전에는 광학 시스템에 의해 원형으로 형성된다고 기재하고 있다.

Mendes et al.은 미국 특허 제 5,259,380호에서, 특정 파장에 중심을 둔 협대역 폭으로 비간섭성 광을 방출하는 발광 다이오드(light emitting diode)들의 배열을 이용한 광 치료 시스템을 기재하고 있다. 비간섭성 광선은 파장이 적색 또는 자외선 대역폭에 있는 종래 발광 다이오드의 배열에 의해 발생된다. 이 특허에는 940㎚, 보다 바람직하게는 880㎚ 영역의 적외선 주파수들이 기재되어 있다.

Diamantopoulos은 미국 특허 제 5,409,482호에서 바이오모듈레이션 (biomodulation)용 프로브를 기재하고 있다. 이 프로브는 반도체 레이저와 이 반도체 레이저가 펄스와 돌발파(bursts)를 방출하도록 레이저를 작동시키는 드라이브 회로를 포함한다. 이 특허에 따른 시스템은 레이저빔 파장이 850㎚ 이고; 300,000으로 펄스되고 아울러 1㎐∼2㎓의 주파수로 추가 변조되는 352 ×10³㎓의 주파수를 가지고 있다.

Bellinger는 미국 특허 제 5,445,146호에서 펄스 모드 또는 연속 모드에서 100∼800㎽의 전력으로 방사선을 방출하며 생물학적 조직의 자극을 위한 레이저 시스템을 기재하고 있다. 이 특허에 기재된 레이저는 기본 파장이 1064㎚ 이고, 약 1J/㎠∼약 15J/㎠의 에너지 밀도를 전달한다.

Smith는 미국 특허 제 5,464,436호에서 파장이 800∼870㎚의 범위, 보다 바람직하게는 약 830㎚인 치료용 레이저 장치를 기재하고 있다. 이 레이저 광은 약 1J/㎠의 레벨로 손상 부위에 조사된다. Smith도 또한 치료 기간 후에 손상 부위를 관찰하여 손상 부위에 치료 과정을 반복할 것을 제안하고 있다.

Grove et al.은 미국 특허 제 5,527,350호에서 펄스된 적외 레이저 방사선을 사용하여 건선(psoriasis)을 치료하는 방법을 기재하고 있다. 적외 다이오드 레이저로는, 파장이 800㎚이고 펄스의 지속시간이 밀리초("㎳")의 범위에 있는 레이저를 사용한다. 에너지 레벨은 5.0J/㎠∼50J/㎠로 기재되어 있다.

Prescott는 미국 특허 제 5,616,140호에서 1개 또는 다수의 레이저, 또는 밴디지(bandage)에 내장된 하이퍼-레드(hyper-red) 발광 다이오드를 가지고 있는 휴대용 레이저 밴디지를 기재하고 있다. 하이퍼-레드 발광 다이오드는 파장이 약 670㎚라고 기재되어 있다.

PCT 출원 PCT/US93/04123(WO 93/21993)은 연조직 치료를 위한 낮은 레벨의 레이저를 기재하고 있는데, 이 레이저는 Nd:YAG 레이저이고, 펄스 모드 또는 연속 모드에서 100∼800㎽를 생성한다.

Jourmal of Clinical Laser Medicine & Surgery,Vol. 10, No. 6,(1992)에서 저자 Pfieiffer의 제목 "Low-Intensity Laser Reduces Arthritis Symptoms"의 논문에서, 저자는 관절염의 처치에 적외 레이저 및 적색 레이저를 사용한 다양한 임상 연구를 검토한다. 이 간행물은 어떠한 구체적인 특정 레이저 치료 장치도 기재하고 있지 않다.

Physical Therapy,Vol. 72, No. 7,(1992. 7)에서 저자 Beckerman et al.의 제목 "The Efficacy of Laser Therapy for Musculoskeletal and Skin Disorders: A Criteria-Based Meta-analysis of Randomized Clinical Trials"의 조사 보고서에서, 저자는 레이저 치료를 수반하는 36번의 무작위 임상실험을 결과를 검토한다. 이 보고서는 레이저 치료가 실질적이고 구체적인 치료 효과를 보인다고 결론내렸다. 저자는 또한 최적의 투여랑 및 치료 스케줄을 결정하는 것이 어렵다는 것을 지적하였다. 또한, 대부분의 경우에 최소 유효 투여량이 알려져 있지 않고, 최적 파장에 대한 추가적인 의문점들을 해결할 필요가 있다.

상술한 많은 종래 기술에서 의료 상황에서 치료용 레이저의 사용에 대해서는 기재하고 있지만, 서로 일치하는 가시 및 적외 방사선을 방출하는 적어도 2개의 원드를 구비하고 있는 장치는 기술하지도 제안하지도 않으며, 여기에서 적외 방사선의 파장은 약 1000㎚ 이다. 또한, 종래 기술의 발명자들 중 어느 누구도 적어도 2개의 원드를 치료 중인 동물의 피부에 조준하여, 치료용 적외 방사선빔을 동물의 몸 내부의 치료 부위에서 교차시키는 것도 제안하지 않았다.

본 발명은 의료 상황의 처치시에 레이저빔(laser beam) 에너지를 인가하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 좀 더 상세히하면, 본 발명은 가시(visual) 레이저빔 에너지와 비가시(invisual) 적외 레이저빔 에너지를 방출하는 원드(wand)를 사용하는 장치에 관한 것이다. 본 발명의 방법은, 치료의 대상이 되는 동물의 몸 내부에서 원드로부터의 적외 방사선이 교차하도록, 원드를 환자 위에 위치시키는 것을 포함한다.

도 1은 본 발명의 치료용 레이저 장치를 포함하고 있는 바이오스티물레이션 기계의 축소 사시도이다.

도 2는 치료용 레이저 장치의 작동 패널의 대표적인 부분을 도시한다.

도 3은 레이저 원드의 확대 단면도이다.

도 4는 도 1에 도시된 치료용 레이저 장치의 레이저 방사선 조사기의 기능도이다.

도 5는 도 1에 도시된 치료용 레이저 장치의 주요 부-구성성분의 기능도이다.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 치료용 레이저 장치의 작동 방법의 기능도이다.

도 7은 바이오스티물레이션 치료중인 사람의 무릎을 향해 작동하고 있는 도 1의 장치의 레이저 원드의 실시형태의 확대 측면도이다.

본 발명에 따른 치료용 레이저 장치는 초점이 변화하는 개구(aperture)를 가지고 있는 원드가 말단을 이루는 적어도 2개의 개별적인 광섬유 레이저 출력을 가지고 있다. 본 발명의 장치는 또한 치료용 적외 방사선이 레이저 가시광선과 결합하여 커플러(coupler)를 통해서 광섬유 케이블로 공급되는 주기능 블록을 가지고 있다. 이 광섬유 케이블은 원드에 방사선을 전달한다. 이 주기능 블록은 또한 적어도 2개의 적외 다이오드 레이저 및 적어도 2개의 적색 다이오드 레이저를 포함하고 있다. 적어도 2개의 원드의 설계를 통해서, 원드로부터의 적외 방사선(약 1000㎚)이 (신체 내부의) 치료점에서 교차하도록 환자 또는 시술자가 원드를 위치시킴으로써, 통증이 완화되고 조직의 재생을 촉진하는 신규한 치료 방법이 발견되었다.

각 원드에 인가되는 에너지량은 약 200㎽∼약 2,000㎽의 범위를 가질 수 있다. 바람직하게, 원드는 각 시술자의 손에 환자의 평면 또는 치료되어야 할 생물학적 조직에 대해서 약 45°의 각도로 쥐어져 있다. 원드는 레이저 방사선빔이 신체의 질병 부위에서 교차가능하게 하는 바람직한 위치에서 작은 원운동으로 천천히 이동된다. 하기에서 후술할 바와 같이, 본 발명에 따른 장치는 관절염과 근육 통증에 의해 손상된 관절의 치료에 효과적으로 사용될 수 있다. 퇴행성 관절염이 진행된 환자들은 통증의 완화를 경험하게 되고, 시간의 경과후에는 이전의 질병에 의해손상된 관절들도 재생하게 된다

통증 완화를 위한 열(적외 방사선)의 사용의 구상은 수천 년전부터 실용화되고 있었다. 인간 신체의 모든 부분에 걸친 통증 완화를 위해서 전열 패드(electrically heated pad)의 광범위한 사용이 밝혀졌고, 통증 완화를 위한 적외 방사선의 인가는 일반적으로 투열요법(diathermy)으로서 언급되고 있다. 본 발명에 따른 환자의 치료는 단순한 수신열(receiving heat) 치료 또는 투열요법이 아니다. 또한, 관절 및 그 외의 조직에 대한 통증 완화 및 재생에 대한 실질적인 신체 메카니즘이 완벽하게 이해되지 않았다. 본 발명자는 파장이 특히 약 1,000㎚의 방사선 및 적어도 2개의 원드의 전달 메카니즘으로 인한 처치가 관절염 치료에 특히 효과적이라 것을 관찰하였다.

주 기능 블럭에서, 2개의 적외 다이오드 레이저 및 2개의 적색 다이오드 레이저는 이들의 2개의 주파수가 광섬유 케이블을 통해서 전달되도록 바람직하게 결합되어 있다. 이 결합된 적외 레이저 방사선 및 가시 레이저 광선이 동일한 원드의 처치용 개구에서 방출됨으로써, 시술자 또는 환자에게 우수한 조준 메카니즘을 제공한다.

본 발명에 따른 장치에 사용되는 섬유의 직경은 광범위한 범위에 결쳐서 변화될 수 있다. 그러나, 이 직경은 바람직하게 약 400μ∼800μ이고, 보다 바람직하게는 약 600μ이며, 보다 더 바람직하게는 약 400μ이다. 적외 레이저의 바람직한 파장은 약 900㎚∼약 1100㎚이고, 약 980㎚의 파장으로는 최적의 결과를 얻게 된다. 낮은 전력의 가시 조준용 레이저 성분은 일반적으로 파장이 약 400㎚∼약 700㎚, 보다 바람직하게는 약 635㎚∼약 640㎚인 적색 다이오드 레이저이다. 이 파장은 레이저의 높은 가시성때문에 약 635㎚∼약 640㎚가 바람직하다. 원드 당 전력 출력은 약 0.0001㎽∼약 2.0㎽의 범위를 가질 수 있다.

따라서, 본 발명에 따르면, 생물학적 조직의 바이오스티물레이션 기계는, 약 900㎚∼약 1100㎚의 제 1 파장을 제공하는 적어도 2개의 방사선 조사기; 약 400㎚∼약 700㎚의 제 2 파장을 제공하는 적어도 2개의 방사선 조사기로서, 상기 방사선 조사기는 상기 제 1 및 제 2 파장이 동시에 광섬유 케이블을 통과하도록 배열되는 적어도 2개의 방사선 조사기; 및 상기 광섬유 케이블에 연결되고 초점이 가변하는 개구를 가지고 있는 적어도 2개의 원드로서, 상기 각 원드로부터 방출된 일치하는 상기 제 1 및 제 2 파장이 조직 내에 위치된 부위를 통과하도록 상기 원드를 배열하는 적어도 2개의 원드;를 포함하고 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 조직의 처치 방법은, 파장이 약 900㎚∼약 1100㎚인 적어도 2개의 적외 적외 레이저 방사선 조사기를 제공하는 단계; 파장이 약 400㎚∼약 700㎚인 적어도 2개의 레이저 방사선 조사기를 제공하는 단계; 상기 각 조사기의 방사선이 일치하도록 상기 방사선 조사기들을 결합시키는 단계; 상기 일치하는 방사선이 광섬유를 통과하는 단계; 상기 광섬유에 적어도 2개의 원드를 제공하는 단계; 상기 원드로부터 방출된 방사선이 동시에 조직 내에 위치된 부위를 통과하도록 상기 원드를 배열하는 단계; 및 조사빔에 유효 치료 시간 동안 조직을 노출시키는 단계를 포함하고 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 생물학적 조직의 포토바이오스티물레이션 기계는,파장이 약 900㎚∼약 1100㎚인 제 1 방사선빔을 각각 제공하는 제 1 복수개의 처치용(treatment) 방사선 조사기; 파장이 약 400㎚∼약 700㎚인 제 2 방사선빔을 각각 제공하는 제 2 복수개의 조준용(aiming) 방사선 조사기로서, 상기 적어도 1개의 제 1 방사선빔 및 상기 적어도 1개의 제 2 방사선빔은 복수개의 광섬유 케이블 중의 적어도 1개를 동시에 통과하는 제 2 복수개의 조준용 방사선 조사기; 및 상기 복수개의 광섬유 케이블 중의 서로 다른 케이블에 각각 연결되는 적어도 2개의 원드로서, 상기 원드는 일치하게 방출하는 방사선빔들의 초점을 형성하도록 구성되는 시준기(collimator)를 포함하며, 상기 각 원드로부터 방출된 방사선빔이 조직 내에 위치된 부위의 대략 근방을 동시에 통과하도록 상기 원드가 조직의 시술 위치에 배열되는 적어도 2개의 원드;를 포함하고 있다.

또한, 본 발명은, 전력은 0∼약 2.0W, 에너지는 약 1J∼약 99J, 파장은 약 900㎚∼1100㎚인 방사선을 방출하기에 적합한 레이저 방사선 조사기에 각각 연결되어 있는 복수개의 처치용 레이저 원드를 구비하고 있는 레이저 장치를 포함하는 바이오스티물레이션 기계를 기재하고 있으며; 상기 레이저 원드가 생물학적 조직 부위에 입사될 방사선을 방출하도록 약 1분∼약 60분의 유효 치료 시간동안 시술 위치에 배열되어 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 생물학적 조직의 포토바이오스티물레이션 시스템은, 전원 및 연산자 입력기와 출력기를 가지고 있는 제어 패널을 포함하고 있는 제어기; 및 복수개의 광섬유 케이블 중의 서로 다른 케이블에 각각 연결되는 적어도 2개의 원드를 포함하고 있으며; 상기 제어기는 파장이 약 900㎚∼약 1100㎚인 제 1방사선빔을 각각 제공하는 제 1 복수개의 처치용 방사선 조사기를 포함하고; 상기 제어기는 파장이 약 400㎚∼약 700㎚인 제 2 방사선빔을 각각 제공하는 제 2 복수개의 조준용 방사선 조사기를 포함하고, 상기 적어도 1개의 제 1 방사선빔 및 상기 적어도 1개의 제 2 방사선빔은 상기 복수개의 광섬유 케이블 중의 적어도 1개를 동시에 통과하며; 상기 원드는 일치하게 방출하는 방사선빔들의 형상을 형성하도록 구성되는 시준기를 포함하며; 상기 각 원드로부터 방출된 방사선빔이 조직 내에 위치된 부위의 대략 근방을 동시에 통과하도록 상기 원드가 조직의 시술 위치에 배열되어 있다.

또한, 본 발명에 따른 장치는, 제어기, 제어 패널, 전원 및 방사선 전력, 방사선 에너지, 펄스 주파수, 펄스 지속시간 및 바이오스티물레이션 치료의 지속시간을 변경하도록 구성되는 각종 구성품을 포함하고 있다.

방사선 조사기는, 반도체 레이저 다이오드, 초발광(super-luminous) 다이오드 또는 발광 소자인 것이 바람직하고, 고체 상태의 레이저 다이오드(solid-state laser diodes: SSD)인 것이 더 바람직하다. 레이저 다이오드 또는 SSD는 본질적으로 단색이고 미세 시준되며(sharply collimated) 간섭성의 광선빔 또는 방사선빔을 생성한다. 즉, 레이저 다이오드 또는 SSD는 거의 한 주파수의 광선만을 배타적으로 생성하고, 이 광선빔은 작은 발산각을 가지고 있다. 상업적으로 구매가능한 다수의 반도체 레이저 다이오드 가운데 본 발명의 목적에 적합한 것이 많이 존재한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시형태는 각종의 부-구성성분들이 수납된 제어기 캐비넷(controller cabinet; 20)을 포함하는 생물학적 조직에 대한 바이오스티물레이션 기계(10)에 관한 것이다. 이 캐비넷(20)은 롤러 축받이대(roller pedestal; 30)에 실장되어 있고, 한 실시형태에서는, 레이저 방사 차폐 리셉터클(laser radiation shielding receptacle; 60) 내부에 수납된 조작자 안전 페달(40) 및 복수개의 처치용 레이저 원드(50)에 연결되어 있다. 편의를 위해서, 리셉터클(60)을 캐비넷(20)에 실장되어 있다. 이 캐비넷은 기계(10)를 작동시키는 데 필요한 각종 입력기 및 출력기를 구비하고 있는 제어 패널(70)로 형성된다. 또한, 도면에는 도시되어 있지 않지만, 본 발명은 처치실 문가에 안전 인터로크(interlock)를 고려한다. 이 안전 인터로크는 치료용 레이저 기계가 위치되어 있는 처치실의 문가에 설치된 안전 스위치를 기계(10)에 연결시킨다. 이 안전 스위치는 처치실의 문이 열리자마자 레이저 방사선 조사기의 일부 또는 전부의 전력 공급이 끊기도록 구성되어 있다. 레이저 조사기는 처치실에서만 사용되기 때문에, 부주의한 사고가 방지된다. 본 바람직한 실시형태에서, 문가의 안전 인터로크는 장치(10)에 연결되고 어떠한 문가에서도 이동가능하게 실장되어서, 장치(10)는 복수개의 처치실들 사이를 쉽게 이동할 수 있다. 따라서, 페달(40)이 도면에 도시되어 있지만, 페달(40)에는 후술할 2개의 레이저 처지 원드들 중 어느 하나 또는 모두에 실장된 안전 스위치가 동반되거나 전부 대체된다.

계속해서 도 1 및 도 2를 참조하면, 제어 패널(70)은 주 전력 스위치(80), 비상 정지 스위치(85) 및 작업자 안전용 아밍키(arming key) 스위치(90)를 포함하고 있다. 스위치(90)로부터 아밍키를 빼면, 기계(10)의 레이저 방사선 조사기에 전력이 차단되어 레이저의 작동이 금지된다. 또한, 제어 패널에는, 기계(10)를 단일 레이저 모드 또는 이중 레이저 모드에서 작동시키도록 구성된 모드 스위치(95)가 포함되어 있다. 일반적인 전화기 키패드(keypad)의 설계와 유사한 번호 입력 키패드(numeric entry keypad; 100)도 하기에서 상세하게 설명하는 바와 같이 기계(10)의 다양한 작동 매개변수를 구성하기 위해서 제어 패널에 실장되어 있다. 이 키패드(100)는 기밀 밀봉되는 것이 바람직한 막형(membrane) 키패드이다. 또한, 중단된 작동이 계속되도록 작동하는 재시작 스위치도 포함되어 있다.

제어 패널(70) 상의 출력 디스플레이 그룹(display group)은 다양한 구성품상태의 지시기를 포함하고 있다. 이 지시기는, 예를 들어, 발광 다이오드(light emitting diodes: LED) (110), 액정 영숫자 표시기(liquid crystal alphanumeric displays; LCD) (115, 120) 및 도시되지 않은 오디오 방출 이벤트 버저(audio emitting event buzzer)를 구비하는데, 이들은 구성품과 시스템의 상태를 알리고, 작업자가 필요한 입력을 하도록 프롬프트(prompt)하며, 아울러 시스템의 이상과 기능 불량을 경고하도록 작동한다. LCD는, 예를 들어, 백-리트(back-lit) 4 ×20 디스플레이이다. 이 지시기들은 또한 발 페달(40)의 상태를 나타내며, 주 캐비넷(20)의 액세스 패널(access panel) 또는 도어(door)가 열려져 있는지를 나타낸다. 주 캐비넷(20)의 모든 액세스 패널 또는 도어는 레이저 방사선 조사기 또는 장치(10)에, 또는 둘 다에 안전을 위해서 전력이 끊어지도록 작동하는 인터로크 센서를 포함한다. 또한, LED(110) 및 LCD(115, 120)도 처치실의 문이 열려져 있거나 또는 조금 열려져 있다는 것을 알리도록 포함될 수 있다.

복수개의 레이저 원드(50)의 처치용 원드(125, 130) 각각은 광섬유 케이블(135, 140)을 거쳐서 캐비넷(20) 내부의 방사선 조사기(도시되지 않음)에 연결되어 있다. 본 발명에 사용하는 바람직한 광섬유 케이블은 대략 400㎛ 섬유이다. 이제 도 3을 참조하면, 각각의 처치용 원드(125. 130)가 광섬유 케이블(135, 140)로부터 방출된 처치용 레이저빔을 원하는 빔의 형상으로 초점을 맞추고, 이 빔이 외부로 투영되도록 동작하는 시준 렌즈(collimate lens; 145)를 구비하고 있다는 것을 볼 수 있을 것이다. 본 발명의 한 실시형태에서, 각각의 원드는 방출된 빔의 형상과 초점의 변화를 조정할 수 있는 조정가능한 시준 홀더(150)를 포함한다. 바람직한 시준 렌즈(145)의 일례로는 초점 길이가 대략 6.25㎜인 비구면 시준 렌즈가 있다. 일반적인 시준 렌즈(145)의 각각의 표면에서의 레이저 조사의 에너지 손실은, 평균적으로 약 4％ 이다. 그러므로, 각각의 렌즈 표면(146, 147)은 각각의 렌즈 표면에서의 손실을 대략 0.5％로 최소화시키기에 적합하게 반사방지 코팅되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 시준 렌즈(145) 및 시준 홀더(150)는 직경이 대략 4㎜인 전체적으로 원형인 빔 스폿을 방출하도록 배열된 것이 바람직하다. 원드는 길이가 약 5∼6인치이고, 알루미늄으로 만들어지는 것이 바람직하다. 그러나, 원드는, 예를 들어, 금속, 플라스틱, 세라믹, 유리 및 이들의 조합 등을 포함하는 임의의 적당한 재료로 이루어질 수 있다.

도 4를 참조하면, 각각의 처치용 원드(125, 130)는 열방출 부재(heat sink)가 구비된 일체형 어셈블리(assembly; 180)에 포함되는 것이 바람직한 복수개의 레이저 방사선 조사기(155) 중 적어도 하나로부터 전달된 레이저 방사 에너지를 방출한다. 이 바람직한 실시형태에서, 레이저 방사선 조사기는 적외 레이저 방사선 또는 가시 레이저 방사선, 또는 둘 다를 방출하도록 선택된다. 이 바람직한 실시형태에서, 복수개의 조사기(155) 중의 한 조사기(165)로부터 나온 처치용 적외 레이저 방사선은 복수개의 조사기(155) 중의 다른 조사기(170)로부터 나온 가시 레이저 방사선과 결합되고, 이 방사선은 광섬유 케이블(135, 140) 중의 적어도 하나에 전달된다.

이러한 구성에서, 비가시 적외 레이저 방사선을 가시 레이저 방사선과 일치하는 곳에 방출함으로써, 조작자는 치료 중에 각 원드(125, 130)로부터 방출된 적외 레이저 방사선을 올바르게 조준할 수 있다. 본 발명에 사용하기에 적합한 레이저 방사선 조사기는 Delaware, Newark에 소재하는 B. & W. Tek, Inc.에서 판매하는 고전력 클래스(Calss) 4 적외 파장 SSD 레이저 및 클래스 1 또는 2의 가시 파장 SSD 레이저를 포함하고 있다. 이들 조사기 각각은 서로 결합되어 일체형 어셈블리(180)를 이룬다. 이 바람직한 실시형태에서, 어셈블리(180)는 각 레이저 방사선 조사기(165, 170)용전원(185, 190)을 포함하고 있다. 또한, B. & W. Tek, Inc.에서 판매하는 제품으로, 가시 방사선 에너지 및 비가시 방사선 에너지와 단일 광섬유 케이블(135, 140)을 분리가능한(releasable) SMA 906 컴플라이언트(compliant) 광섬유 커플러(200)를 통해서 결합시키도록 구성된 콤바이너(combiner; 195)가 있다.

각각의 처치용 적외 레이저 방사선 조사기(165)는 바람직하게는 약 0∼약 10.0W, 더 바람직하게는 약 0∼약 5.0W, 좀 더 바람직하게는 약 0∼약 2.0W로 전력이 조정가능한 클래스 4 처치용 적외 레이저 방사선을 방출하는 데에 적합하다. 이것은 방출된 처치용 적외 레이서 방사 전력이 각 원드(125, 130)의 처치 말단부에서 바람직하게 약 0∼약 2.0W로 되는 것을 보장한다. 이 값들은 생물학적 조직의 방사선 흡수 능력 및 콤바이너(195), 커플러(200), 케이블(135, 140) 및 원드(125, 130)에서의 불가피한 전력 손실을 포함하여 다수의 변수를 반영한 것이다. 또한, 각각의 처치용 적외 레이저 방사선 조사기(165)는 파장이 바람직하게 약 900㎚∼약 1100㎚, 보다 바람직하게 약 980㎚인 레이저 방사선을 방출하도록 구성된다.

각각의 가시 레이저 방사선 조사기(170)는 전력이 일정하거나 약 0.5㎽∼약6㎽로 조정가능한 클래스 1∼클래스 2의 레이저 방사선을 방출하도록 구성하는 것이 바람직하다. 이것은 콤바이너(195), 커플러(200), 케이블(135, 140) 및 원드(125, 130)에서의 불가피한 전력 손실을 포함하여 방출된 가시 레이저 방사 전력을 각 원드(125, 130)의 처치 단부에서 보장한다. 또한, 각각의 가시 레이저 방사선 조사기(170)는 파장이 바람직하게 약 400㎚∼약 700㎚, 보다 바람직하게 약 635㎚∼약 640㎚인 방사선을 방출하도록 구성된다.

도 4와 위의 설명에는, 4개의 레이저 방사선 조사기(165, 170)만이 기술되어 있지만, 이보다 많거나 적은 복숙의 레이저 조사기로 복수개의 조사기(155)를 구성하여, 1개 이상의 원드 또는 치료용 처치 도포기(applicator) 또는 에미터에 대해 다양한 전력과 파장으로 레이저 방사선을 방출하도록 구성할 수 있다. 또한, 대략 4㎜의 원형 빔이 기재되어 있지만, 페더된(feathered), 디퓨즈된(diffused), 프레스넬된(fresnel), 트래이스된(traced), 그 외의 스프레드-아웃된(spread-out) 패턴을 본 발명에 사용하는 것도 적당하다. 이러한 패턴은, 또한 직사각형, 정사각형, 계란형 및 타원형 뿐만 아니라, 선택된 영역에 걸쳐서 스프레드되거나 특정한 형상 또는 패턴을 트래이스하기에 적합한, 정해진대로 이동하거나 임의로 이동할 있는 상태에서 스캔(scan)되거나 트래이스된 빔 패턴을 포함한다.

도 1 및 도 5에 나타낸 블럭도를 참조하면, 제어 패널(70)과 상호연결된 각종 구성품, 레이저 방사선 조사기(155), 원드(125, 130) 및 발페달(40)이 캐비넷(20)에 합쳐진다. 이 구성품들은 레이저 방사선 조사기(165, 170)를 제어하며, 사람, 동물 및 실험용 생물학적 조직의 바이오스티물레이션 치료에 효과를 내도록 구성한다. 기계(10)는 기계(10)의 기능과 그 외의 각 구성품을 제어하도록 프로그래밍된 단일기판 컴퓨터 또는 제어 구성품(210)을 포함하고 있다. 적당한 제어기(210)의 일례로는 California, Rocklin에 소재하는 Parallax, Inc. 제품의 BASIC Stamp Ⅱ-SX 마이크로제어기 및 동반 칩 세트(chip set)가 있다. 제어기(210)는 California, Chico에 소재하는 Solutions³(Solutions Cubed)의 Pocket Watch B 제품 등의 2000년 컴플라이언트 클록(compliant clock)(220), 오디오 이미터(170) 및 LCD(115, 120)와 전기적으로 통신한다. 제어기(210)는 다중 인터페이스(interface) 회로(230) 및 California, Sunnyvale에 소재하는 Phillips Semiconductors에서 판매하는 I²C 직렬 버스(bus) 칩 세트 등의 정보 버스 인터페이스 회로(235)를 통해서 레이저 방사선 조사기(155)와 직접 통신한다. 키패드(100)는 디코더(decoder) 회로(240)와 8-비트 준(quasi)-양방향 확장기(245)를 통해서 그리고 버스(235)를 거쳐서 제어기(210)와 전기적으로 통신한다. 지시기(110) 및 스위치(80, 85, 90, 95, 105)도 또한 변환기(245)를 통해서 그리고 버스(235)를 거쳐서 제어기(210)와 통신한다. 본 발명에 사용하기에 적당한 디코더 회로 또는 칩 세트(240)의 일례로는 Florida, Palm Bay에 소재하는 Harris Semiconductor Inc. 에서 판매하는 모델 74HC147 칩이 있다. 8-비트 준-양방향 확장기 회로 또는 칩 세트(240)의 일례로는 Phillips Semiconductors에서 판매하는 모델 PCF8574 I²C 버스 호환 칩 세트가 있다.

제어기(210)는 또한 버스(235)와 각종 인터페이스 회로를 통해서 레이저 방사선 조사기(155)의 전력, 지속시간, 펄스 주파수 및 펄스폭 또는 듀티 사이클(duty cycle)과 통신하고 이들을 제어한다. 주 인터페이스 회로 단(stage)은 개별적으로 조작가능한 이중의 8비트 디지탈/아날로그 변환기(250, 255)를 포함한다. 제 1 변환기(250)는 약 0V∼약 1.25V의 제어된 출력 전압을 제공하도록 구성되고, 레이저 조사기(155)의 전력 출력을 구동하는 데에 적합하다. 제 2 변환기(255)는 약 0V∼약 5V의 제어된 출력 전압을 제공하도록 구성되고, 레이저 펄스 주파수와 듀티 사이클 인터페이스 회로를 구동하는 데에 적합하다. 적당한 변환기(250, 255)의 일례로는 Phillips Semiconductors에서 판매하는 모델 PCF8591 I²C 버스 호환 변환기가 있다.

변환기(255)는 약 100㎐∼약 1,000㎐에서 변조되는 신호를 출력하도록 구성된 전압 제어 오실레이터(voltage controlled oscillator; VCO) (260)를 구동한다. 적당한 VCO(260)로는 Massachusetts, Norwood에 소재하는 Analog Devices, Inc.에서 판매하는 모델 AD654 VCO가 있다. VCO(260)는 California, San Jose에 소재하는 Vantis Semiconductor, Inc.(이전에는, Altera Corporation)에서 판매하는 모델 PALCE610 PWM으로서 얻을 수 있는 펄스폭 변조(pulse width modulator: "PWM") 회로 또는 칩세트(265)와 전기적으로 통신한다. PWM(265)은 멀티플렉서(miltiplexer; 230)와 통신하고, 아울러 레이저 구동 인터페이스(270)를 통해서 레이저 방사선 조사기(155)와 통신한다.

제어기(210)는, LCD(115, 120)에 표시된 프롬프트에 따라 조작자가키패드(100) 및 모드 스위치(95)로 입력한 조작자 입력을 받도록 프로그램되고, 처치용 레이저 방사선 조사기(165)의 주울 에너지 레벨과 원하는 전력 와트수(wattage)를 얻도록 프로그램되며, 원하는 치료 처치를 위해서 연속파 작동이 필요한지 또는 펄스파 작동이 필요한지를 결정하도록 프로그램되어 있다. 그 다음에, 제어기(210)는 치료용 레이저 처치를 적용하는 데에 필요한 시간을 계산한다. 이 계산을 위해서, 제어기(210)는, 무엇보다도 에너지(단위: J)를 전력(단위: W)으로 나눈 것과 같게 하는 함수로써 시간(단위: 초)을 계산하는(T = E ×P) 전력-에너지 변환 방정식으로 프로그램되어 있다. 조작자가 펄스파 조작을 선택하면, 제어기(210)는 원하는 주파수 및 펄스폭 또는 듀티 사이클을 프롬프트한다. 일례로, 조작자는 1㎐ 주파수(초당 주기 횟수) 및 50％의 펄스폭을 선택할 수 있다. 이 바람직한 실시형태에서, 펄스폭은 약 0.1％∼100％로 조정된다. 따라서, 제어기(210)는 초당 1주기의 펄스 주파수를 가지도록 레이저 방사선 조사기 또는 조사기들을 설정하는데, 이 때 방사 펄스 또는 팔스들은 0.5초 동안 온(on)되고 0.5초 동안 오프(off)된다. 제어기(210)는 또한 전력 와트수와 주울 에너지 레벨 뿐만 아니라, 각 레이저 방사선 조사기의 연속파 작동 또는 펄스파 작동을 동시에 또는 개별적으로 조정하도록 프로그래밍할 수도 있다. 연속파 작동은 펄스폭 또는 듀티 사이클을 100％로 지정함으로써 선택된다. 추가적인 안전 기능으로서, 제어기(210)는 최대 처치 시간을, 예를 들어 60초로 제한하도록 프로그램되어 있다. 한편, 조작자는 가시 레이저 방사선 조사기의 전력 또는 "밝기(brightness)"를 조정하여, 펄스파 작동 또는 연속파 작동을 선택할 수 있다.

제어기(255)는 또한 하드웨어 리셋 스위치 및 캐비넷(20)의 뒷면에 합치되는 직렬 포트 인터페이스 회로(도시하지 않음)와 전기적으로 통신한다. 이 하드웨어 리셋 스위치는 바람직하게 기계(10)의 하드웨어 또는 소프트웨어에 이상이 있는 경우에는 저레벨 시스템으로 동작하도록 작동된다. 이 직렬 포트는 기계(10)와 기계의 구성품(예를 들어, 레이저) 중 어느 하나 또는 둘 다의 외부 소프트웨어를 제어할 목적으로 제어기(210)와 통신하도록 구성된다. 또한, 이 직렬 포트는 기계를 원격 모니터 방식으로 진단하고, 기계(10)에 소프트웨어 업그레이드를 업로드하도록 구성될 수 있다.

이제 도 1, 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 먼저 제어 패널(70)에 있는 전력 스위치(80)에 전압을 가하여 기계(10)가 작동한다. 제어기(210)의 미리 프로그램된 논리는 시스템의 자기-시험 서브루틴(300)을 시작하고, 프로세스(precess), 시스템 상태 및 조작자 환영 메시지(310)를 LCD(115, 120) 상에 표시한다. 다음으로, 제어기(210)에 프로그램된 논리는 아밍키 스위치(90)의 상태(315)를 스캔한다. 조작자는 레이저 방사선 조사기(165, 170) 중의 임의의 조사기에 전력을 공급하기 전에 아밍 스위치(90)에 키를 집어 넣어야 한다. 제어기는 아밍키 스위치(90)를 연속적으로 스캔하고, 스위치에 전압이 언제 가해졌는지를 자동으로 검출한다. 일단 스위치에 전압이 가해지면, 제어기(210)는 LCD(115, 120) 상에 에너지 조사량(단위; J), 원드 당 전력(단위; W) 설정, (가능하면) 펄스 주파수 설정 및 펄스폭 또는 듀티 사이클 설정을 위한 매개변수 설정을 요구하는 조작자 프롬프트를 표시하는 사용자 프롬프트 루틴(320)을 실행한다. 원하는 매개변수가 키패드(100)를 통해서 입력된 후에, 제어기(210)는 루틴(320)의 실행을 계속하여, 입력된 매개변수에 따라서 처리절차를 완수하는 데에 필요한 시간을 계산한다. 시간 계산을 완료한 후에, 루틴(330)이 실행되어, 가시 광선인 조준용 레이저 방사선 조사기(170)에 전력을 공급한다. 이 때, 가시 파장 레이저 빔이 레이저 원드(125, 130)로부터 방출되기 때문에, 레이저 원드(125, 130)를 조준할 수 있다. 모드 스위치(95)가 단일 레이저 작동을 선택하도록 조정되어 있으면, 조준용 레이저 방사선 조사기(170) 중의 1개에만 전원이 공급될 것이다. 도면에 도시되지는 않았지만, 이것의 대체 실시형태로서, 필요하다면 아날로그 스위치 또는 키패드(100)를 누름으로써 조준용 레이저 방사선 조사기(170)의 강도를 조정할 수 있다.

조준용 레이저 방사선 조사기(170)에 전력을 공급한 후에, 루틴(335)이 실행되어 키 스위치(90)에 전력이 계속 공급되고 있는지 확인하고, 루틴(340)이 실행되어 모든 액세스 도어(access door)가 닫혀 있는지를 확인하며, 루틴(345)이 실행되어 발페달(40)이 눌려 있는지를 확인한다. 모든 안전 검사를 통과하지 못하면, 제어는 루틴(335)으로 되돌아간다. 키 스위치(90)에 더 이상 전력이 공급되지 않으면, 조준용 레이저 방사선 조사기는 루틴(350)에 의해 전력이 끊긴 다음, 환영 메시지 프롬프트 루틴(310)으로 되돌아간다. 또한, 도면에 나타나 있지는 않지만, 처치 중에 처치실의 입구문이 열리면 루틴(350)이 실행된다. 그러나, 모든 안전 검사를 통과하면, 루틴(355)이 실행되어 모드 스위치(95)를 점검한다. 단일 레이저 작동이나 이중 레이저 작동을 선택하면, 루틴(360) 또는 루틴(365) 중 해당되는 것이 실행되어 치료용 레이저 방사선 조사기(165)의 1개 또는 2개에 전력을 공급한다.추가 레이저 방사선 조사기의 사용이 가능하면, 모드 스위치는 복수개의 레이저 방사선 조사기에 전력을 공급하도록 조정될 것이다.

일단 선택된 모든 레이저에 전력이 공급되고 나면, 루틴(370)이 실행되어 키 스위치(90)를 검사한다. 전력이 끊긴 상태이면, 제어는 루틴(375)으로 이동하여 모든 레이저(165, 170)의 전력을 끊고, 환영 메시지 프롬프트 루틴(310)으로 간다. 그렇지 않으면, 루틴(380, 385, 390)들이 실행되어 모든 액세스 도어와 패널이 닫혀져 있는 상태인지, 아울러 페달(40)을 밟은 상태인지를 확인·검사하고, 또한 모드 스위치(95)를 조정하였는지를 검사한다. 임의의 캐비넷 도어와 액세스 패널이 열려져 있으면, 루틴(395)이 실행되어 모든 레이저 방사선 조사기(165, 170)에 전력을 끊는다. 도면에 나타나 있지는 않지만, 처치 중에 처치실의 입구문이 열리면 루틴(395)이 실행된다. 그 다음에, LCD(115)와 LCD(120) 중 어느 하나에 또는 둘 다에 메시지를 전송하고, 필요한 경우 오디오 이미터(170)에 신호를 전송하는 중단-재시작 루틴(400)이 실행됨에 따라 조작자는 프롬프트된다. 조작자는 재시작 스위치(105)를 누르고, 제어를 루틴(330)으로 되돌려서 전원 공급 전의 일련의 안전 검사를 개시함으로써 프롬프트 및 경보에 응답할 수 있다. 루틴(385)에서 발페달(40)이 더 이상 눌려 있지 않다고 판단하면, 제어는 모든 레이저 오프 루틴(395)으로 간 다음에, 중단-재시작 루틴(400)으로 진행한다.

모든 도어와 패널이 열려져 있지 않고 닫혀져 있으며 발페달을 누른 상태이면, 모드 스위치 검사 루틴(390)이 샐행되어 모드 스위치(95)를 폴링(polling)한다. 스위치(95)가 조정되었으면, 그에 따라 제 2 레이저 방사선 조사기는루틴(405)에 의해 전력을 공급받거나, 루틴(410)에 의해 전력이 끊긴다. 그 다음에 작동 제어는 초기에 루틴(320)에 의해 계산된 처리를 위해 남은 시간을 증가시키는 계수 루틴(420)으로 진행한다. 그 다음에, 제어는 타이머(timer) 루틴(430)으로 간다. 이 처리절차를 완성하는 데에 필요한 지속 시간이 지나면, 루틴(435)이 실행되어 모든 레이저 방사선 조사기(165, 170)의 전력을 끊는다. 조작자는 오디오 이미터(170)에 신호를 전송하고 원하면 LCD(115, 120)에 프롬프트를 표시하는 루틴(440)에서 조작자는 질의를 받고, 치료 레이저의 도포 절차를 반복할지 판단한다. 절차를 반복하지 않으면, 제어기는 조작자 프롬프트 루틴(320)으로 진행한다. 조작자가 처리절차의 반복을 선택하면, 제어는 루틴(330)으로 가서 상기 작동들을 반복한다.

또한, 본 발명은 조직의 처치 방법을 포함한다. 이 방법은 조직을 파장이 약 900㎚∼약 1100㎚인 복수개의 방사선 조사기에 노출시키는 것을 포함한다. 좀 더 일반적으로는, 본 발명의 처치 방법은 약 900㎚∼약 1100㎚의 복수개의 적외 방사선 집속빔에 조직을 노출시키는 것을 포함한다. 이 처치 방법은 본 발명의 기계에 대한 이전에 기술된 실시형태들로만 제한되지 않고 임의의 실시형태를 사용하여 실행될 수 있다.

다음으로, 도 7을 참조하면, 처치할 생물학적 조직 "A" 위에서 레이저 원드(125, 130)를 잡고 있는 조작자 또는 시술자의 손이 도시되어 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 원드(125, 130)는 처치되고 있는 생물학적 조직 "A" 의 부위 "B"에서 빔이 교차하도록 위치되는 것이 바람직하다. 원드(125, 130)는 서로에 대해각도 α로 배향되고 처치되고 있는 조직을 통과하는 대략 수평의 가상선 "C"에 대해 각도 θ로 배향되어, 빔(127, 132)이 교차하도록 하는 것이 좋다. 방출된 적외선, 즉 처치용 레이저 방사선의 교차에 의해, 빔(127, 132)의 교차 부위 또는 교차점 "B"에 또는 이에 근접한 곳에서 조직의 에너지 흡수가 상당히 향상된다. 시술자는 처치할 부위 또는 부위들을 미리 선택하고, 원드(125, 130)의 위치 및 배향을 조정함으로써 교차 부위 "B"의 위치를 변경할 수 있다.

피부의 표면 상의 오일 또는 그 외의 물질로 방사선의 흡수, 굴절, 반사, 및/또는 파장의 디프랙션(defraction)에 의해, 방사선의 침투가 감소하기 때문에, 처치 전에 이들 장애물을 제거해야 한다.

도면에는 도시되지 않았지만, 본 발명은 또한 레이저 치료로 처치할 생물학적 조직에 대한 원드(125, 130) 서로에 대한 위치 및 배향을 일정하게 및/또는 변화가능하게 조정하도록 구성된 자동 위치 결정기를 고려한다. 이 위치 결정기는 도 7 및 이에 대한 기술과 유사하게 처치할 생물학적 조직 내에서 교차 부위를 가지고 있는 방출된 조준용 레이저 빔 및 치료용 레이저 빔을 원드(125, 130)의 위치 및 배향을 조정하여 시술 위치로 위치시키도록 구성된다. 이 위치 설정기는 치료용 레이저를 적용하는 동안에 원드(125, 130)의 상대적인 위치 및 배향을 자동적으로 변경하도록 작동하는 어셈블리를 포함할 수도 있다.

이제까지 상술한 바와 같이, 당업계에 종사하는 사람들에게는, 상술한 방법 및 장치가 본 발명의 요지 및 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것이 확실하게 이해될 것이다. 따라서, 본 발명은 본 발명의 필수불가결한 요지 및 특성을 벗어나지 않는 그 외의 형태로 실시될 수 있다. 그러므로, 본 발명의 실시형태들은 모든 사항의 기술을 고려하고 있지만, 상술한 실시형태들로만 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 범위는 오히려 하기에서 기술한 특허청구범위에 의해 기재되므로, 본 발명은 특허청구범위 내에서 다양하게 변형, 변화될 수 있다.

Claims

파장이 약 900㎚∼약 1100㎚인 제 1 방사선빔을 각각 제공하는 제 1 복수개의 처치용 방사선 조사기(treatment radiation source);

파장이 약 400㎚∼약 700㎚인 제 2 방사선빔을 각각 제공하는 제 2 복수개의 조준용(aiming) 방사선 조사기로서, 상기 적어도 1개의 제 1 방사선빔 및 상기 적어도 1개의 제 2 방사선빔은 복수개의 광섬유 케이블 중의 적어도 1개를 동시에 통과하는 제 2 복수개의 조준용 방사선 조사기; 및

상기 복수개의 광섬유 케이블 중의 서로 다른 케이블에 각각 연결되는 적어도 2개의 원드(wand)로서, 상기 원드는 일치하게 방출하는 방사선빔들의 초점을 형성하도록 구성되는 시준기(collimator)를 포함하며, 상기 각 원드로부터 방출된 방사선빔이 조직 내에 위치된 부위의 대략 근방을 동시에 통과하도록 상기 원드가 조직의 시술 위치에 배열되는 적어도 2개의 원드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 생물학적 조직의 포토바이오스티물레이션 기계(photobiostimulation device).
제 1항에 있어서, 상기 처치용 방사선 조사기 및 상기 조준용 방사선 조사기는 발광 다이오드 레이저를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토바이오스티물레이션 기계.
제 1항에 있어서, 상기 처치용 방사선 조사기는 파장이 약 980㎚인 방사선을방출하는 것을 특징으로 하는 포토바이오스티물레이션 기계.
제 1항에 있어서, 상기 조준용 방사선 조사기는 파장이 약 635㎚∼약 640㎚인 방사선을 방출하는 것을 특징으로 하는 포토바이오스티물레이션 기계.
제 1항에 있어서, 상기 적어도 1개의 원드는 방출된 방사선빔의 초점을 변화시키도록 작동하는 조정가능한 시준기를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토바이오스티물레이션 기계.
제 1항에 있어서, 상기 처치용 방사선 조사기는 조정가능한 펄스된 방사선을 방출하도록 구성되며, 상기 펄스는 약 0.1㎐∼약 100㎐의 주파수를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 포토바이오스티물레이션 기계.
제 1항에 있어서, 상기 처치용 방사선 조사기는 연속파 방사선을 방출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 포토바이오스티물레이션 기계.
제 1항에 있어서, 상기 처치용 방사선 조사기는 펄스된 방사선을 조정가능하게 방출하도록 구성되고, 펄스폭은 약 0.1％∼100％가 되는 것을 특징으로 하는 포토바이오스티물레이션 기계.
제 1항에 있어서, 상기 처치용 방사선 조사기는 방출된 방사선의 전력 레벨을 0∼약 2.0W로 조정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 포토바이오스티물레이션 기계.
제 1항에 있어서, 상기 처치용 방사선 조사기는 방출된 방사선의 에너지 레벨을 약 1J∼99J로 조정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 포토바이오스티물레이션 기계.
제 9항 또는 제 10항에 있어서, 상기 처치용 방사선 조사기는 치료용 레이저 방사선의 처치 지속시간을 약 1초∼3600초로 조정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 포토바이오스티물레이션 기계.
전력은 0∼약 2.0W, 에너지는 약 1J∼약 99J, 파장은 약 900㎚∼1100㎚인 방사선을 방출하기에 적합한 레이저 방사선 조사기에 각각 연결되어 있는 복수개의 처치용 레이저 원드를 구비하고 있는 레이저 장치를 포함하는 바이오스티물레이션 기계로서,

상기 레이저 원드는 생물학적 조직 부위에 입사될 방사선을 방출하도록 약 1분∼약 60분의 유효 치료 시간동안 시술 위치에 배열되는 것을 특징으로 하는 바이오스티물레이션 기계.
파장이 약 900㎚∼약 1100㎚인 적어도 2개의 처치용 적외 레이저 방사선 조사기를 제공하는 단계;

파장이 약 400㎚∼약 700㎚인 적어도 2개의 레이저 조준용 방사선 조사기를 제공하는 단계;

상기 각 조사기의 방사선이 일치하도록 상기 방사선 조사기들을 결합시키는 단계;

상기 일치하는 방사선이 적어도 2개의 광섬유를 통과하는 단계;

상기 광섬유에 적어도 2개의 원드를 제공하는 단계;

상기 원드로부터 방출된 방사선이 동시에 조직 내에 위치된 부위를 통과하도록 상기 원드를 배열하는 단계; 및

상기 레이저 방사선에 유효 치료 시간 동안 조직을 노출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 조직의 처치 방법.
제 13항에 있어서, 상기 처치용 방사선 조사기 및 조준용 방사선 조사기는 발광 다이오드 레이저를 포함하는 것을 특징으로 하는 조직의 처치 방법.
제 13항에 있어서, 상기 처치용 방사선 조사기는 파장이 약 980㎚인 방사선을 방출하는 것을 특징으로 하는 조직의 처치 방법.
제 13항에 있어서, 상기 조준용 방사선 조사기는 파장이 약 635㎚∼약 640㎚인 방사선을 방출하는 것을 특징으로 하는 조직의 처치 방법.
제 13항에 있어서, 상기 적어도 1개의 원드는 방출된 방사선빔의 초점을 변화시키도록 작동하는 조정가능한 시준기를 포함하는 것을 특징으로 하는 조직의 처치 방법.
제 13항에 있어서, 상기 처치용 방사선 조사기는 조정가능한 펄스된 방사선을 방출하도록 구성되며, 상기 펄스는 약 0.1㎐∼약 100㎐의 주파수를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 조직의 처치 방법.
제 13항에 있어서, 상기 처치용 방사선 조사기는 연속파 방사선을 방출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 조직의 처치 방법.
제 13항에 있어서, 상기 처치용 방사선 조사기는 펄스된 방사선을 조정가능하게 방출하도록 구성되고, 펄스폭은 약 0.1％∼100％가 되는 것을 특징으로 하는 조직의 처치 방법.
제 13항에 있어서, 상기 처치용 방사선 조사기는 방출된 방사선의 전력 레벨을 0∼약 2.0W로 조정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 조직의 처치 방법.
제 13항에 있어서, 상기 처치용 방사선 조사기는 방출된 방사선의 에너지 레벨을 약 1J∼99J로 조정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 조직의 처치 방법.
제 21항 또는 제 22항에 있어서, 상기 처치용 방사선 조사기는 치료용 레이저 방사선의 처치 지속시간을 약 1초∼3600초로 조정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 조직의 처치 방법.
전원 및 연산자 입력기와 출력기를 가지고 있는 제어 패널을 포함하고 있는 제어기; 및

복수개의 광섬유 케이블 중의 서로 다른 케이블에 각각 연결되는 적어도 2개의 원드를 포함하는 생물학적 조직의 포토바이오스티물레이션 시스템으로서,

상기 제어기는 파장이 약 900㎚∼약 1100㎚인 제 1 방사선빔을 각각 제공하는 제 1 복수개의 처치용 방사선 조사기를 포함하고,

상기 제어기는 파장이 약 400㎚∼약 700㎚인 제 2 방사선빔을 각각 제공하는 제 2 복수개의 조준용 방사선 조사기를 포함하고, 상기 적어도 1개의 제 1 방사선빔 및 상기 적어도 1개의 제 2 방사선빔은 상기 복수개의 광섬유 케이블 중의 적어도 1개를 동시에 통과하며,

상기 원드는 일치하게 방출하는 방사선빔들의 형상을 형성하도록 구성되는 시준기를 포함하며,

상기 각 원드로부터 방출된 방사선빔이 조직 내에 위치된 부위의 대략 근방을 동시에 통과하도록 상기 원드가 조직의 시술 위치에 배열되는 것을 특징으로 하는 생물학적 조직의 포토바이오스티물레이션 시스템.