KR20120047064A - 광조사 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인체와 같은 굴곡면을 가진 대상의 표면에 밀착하여 광을 조사하되 광조사 장치의 열이 효율적으로 배출될 수 있는 구성의 광조사 장치에 대한 것으로서 본 발명의 상기 목적은 광을 조사하는 광조사면과 상기 광조사면 반대편의 열교환면을 포함하는 2 이상의 광원부 및 상기 광원부의 열교환면이 외부에 부착되고, 유연성 재료로 이루어지며, 내부에 냉매를 저장하는 저장공간을 포함하되 상기 광원부의 열교환면이 부착되는 각각의 영역 일부는 개구된 윈도우를 형성하는 몸체로 이루어진 냉각부를 포함하는 광조사 장치에 의해 달성된다.

Description

광조사 장치{Light irradiation apparatus}

본 발명은 수냉식 냉각 수단을 포함하는 광조사 장치에 대한 것으로서 특히 인체와 같은 굴곡면을 가진 대상의 표면에 밀착하여 광을 조사하되 광조사 장치의 열이 효율적으로 배출될 수 있는 구성의 광조사 장치에 대한 것이다.

최근 적외선 등의 광을 이용하여 인체를 치료하는 광치료 요법이 발달되고 있다. 이러한 광치료 요법은 짧게는 10분에서 길게는 30~40분까지 시술이 계속되며, 시술대상자에게 특별한 통증이나 이질감을 주는 것은 아니나 장시간 고정된 자세로 시술을 받아야 하는 문제점이 있다. 또한 팔이나 다리, 목, 허리 등 특정부위에 시술을 하더라도 시술자가 앉아 있거나 누워있어 광의 음영지대가 발생되고 적외선 램프와 같은 광조사기는 일방향으로만 광을 조사하도록 되어 있어 한번에 시술을 못하고 시술대상자가 자세를 바꾸어 반대 부위에 대해서도 다시 시술을 받아야 하는 문제점이 있다.

한편, 광치료 요법에 사용되는 장치로는 의료용 적외선 램프가 주로 사용되고 있으나 장치가 크고 전력소모와 발열이 심해 이를 발광다이오드(LED)로 대체하고자 하는 노력이 있다. 그러나 발광다이오드 어레이를 이용하더라도 치료를 위해 충분한 광속을 얻기 어려워 적외선 램프와 같이 시술부위에 이격되어 적외선을 조사하는 것이 아니라 시술부위에 밀착시켜 광을 조사하도록 구성되는 것이 일반적이다. 그러나 발광다이오드도 다이오드 어레이를 형성하고 충분한 높은 광속을 위해 출력을 높이면 열이 발생되어 시술자에게 영향을 주고 발광되는 파장특성도 바뀌어 시술목적에 맞는 파장대역의 광을 조사하기 못할 수 있어 이를 냉각시키는 수단이 필요하다. 공냉식의 경우 시술시 시술자가 광조사 장치가 장착된 부위를 주위에 노출시키도록 장시간 자세를 잡고 있어야 하는 단점이 있으며, 종래 수냉식의 경우 발광다이오드 어레이별로 호스가 연결돼 호스 및 제어선이 복잡하게 연결되어 광조사 장치의 장착이나 제거가 불편하고 장착 중에도 불편함을 제공하게 된다.

본 발명의 목적은 다수의 발광다이오드 어레이가 시술부위에 밀착될 수 있도록 유연하게 결합되어 굴곡된 시술대상의 전체 부위를 고르게 시술할 수 있는 수냉식 광조사 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은 수냉식 냉각수단을 포함하되 호스 및 제어선을 최소화하고 광조사 유닛의 구성을 간단하게 하여 광조사 유닛의 장착 및 제거가 용이하고, 시술자가 시술 중 독서 등의 간단한 활동을 가능하도록 구성된 광조사 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 상기 목적은 광을 조사하는 광조사면과 광조사면 반대편의 열교환면을 포함하는 2 이상의 광원부 및 광원부의 열교환면이 외부에 부착되고, 유연성 재료로 이루어지며, 내부에 냉매를 저장하는 저장공간을 포함하되 광원부의 열교환면이 부착되는 각각의 영역 일부는 개구된 윈도우를 형성하는 몸체로 이루어진 냉각부를 포함하는 광조사 장치에 의해 달성된다. 이때 열교환면은 표면에 요철을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 목적은 광을 조사하는 광조사면과 광조사면 반대편의 열교환면을 포함하는 2 이상의 광원부 및 광원부의 열교환면이 일면에 부착되는 적어도 하나 이상의 열교환플레이트와 열교환플레이트의 타면이 외부에 부착되고, 유연성 재료로 이루어지며, 내부에 냉매를 저장하는 저장공간을 포함하되 열교환플레이트가 부착되는 각각의 영역 일부는 개구된 윈도우를 형성하는 몸체로 이루어진 냉각부를 포함하는 광조사 장치에 의해 달성된다. 이때 열교환플레이트는 냉각부 방향 표면에 요철을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 광조사 장치에서 냉각부는 냉매를 저장공간에 유입시키는 적어도 하나 이상의 유입구와 냉매를 유출시키는 적어도 하나 이상의 유출구를 더 포함하고, 유입구 및 유출구와 연결되어 냉매를 순환시키면서 냉각시키는 냉매순환부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 광조사 장치에서 광원부는 광조사면에 적어도 하나 이상의 발광다이오드 또는 하나 이상의 레이저광원를 포함하는 것이며, 발광다이오드 또는 레이저광원이 복수일 경우 광조사면에 평면으로 배열되어 면상으로 광을 조사하도록 구성된 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 광조사 장치에서 냉각부는 내부공간에 지지대 또는 격벽을 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 광조사 장치에서 광조사부에 전원을 공급하고 광조사부를 제어하기 위한 제어부를 더 포함하는 것이 바람직하며, 광원부가 복수인 경우 제어부에서 광원부의 전부 또는 일부를 작동시키도록 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 광조사 장치는 다수의 발광다이오드 어레이가 시술부위를 감싸도록 유연하게 결합되어 굴곡된 시술대상의 전체 부위에 광을 조사할 수 있는 장점이 있다.

본 발명에 따른 광조사 장치는 수냉식 냉각수단을 포함하되 호스 및 제어선을 최소화하고 광조사 유닛의 구성을 간단하게 하여 광조사 유닛의 장착 및 제거가 용이하고, 시술자가 시술 중 독서 등의 간단한 활동을 가능한 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 광조사 장치의 개념도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 광조사 장치에서 냉각부의 평면도,
도 3는 본 발명의 일실시예에 따른 광조사 장치의 도 1에서 A-A'에 대한 단면도,
도 4(a) 및 도 4(b)는 본 발명의 일실시예에 따른 광조사 장치에서 지지대 또는 격벽을 포함하는 경우의 냉각부에 대한 평면 단면도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 광조사 장치에서 열교환플레이트를 포함하는 경우의 도 1 A-A'에 대한 단면도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 광조사 장치에서 지지대 또는 격벽을 포함하는 경우의 도 1 A-A'에 대한 단면도이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 고안자는 그 자신의 고안을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 고안의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 고안의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 고안의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 광조사 장치의 개념도이다. 본 실시예의 광조사 장치는 광을 조사하기 위한 광원부(100), 광원부(100)를 냉각하는 냉각부(200), 광원부(100)를 제어하기 위한 제어부(500) 그리고 냉각부(200)의 냉매를 순환시키고 냉각시키는 냉매순환부(400)를 포함한다. 여기서 냉각부(200)와 광원부(100)는 광조사 유닛을 형성한다.

광조사 유닛의 광원부(100)는 도 3에서와 같이 발광소자가 배열되는 광조사면(110)과 광조사면(110)의 반대편에서 광원부(100)의 열을 외부로 배출하는 열교환면(120)을 가진다. 광조사면(110)에는 하나 이상의 발광다이오드(LED)(111)나 레이저 다이오드(LD)와 같은 발광소자가 배치되되 복수의 발광소자가 배치된 경우 도 1에 도시된 바와 같이 2차원 배열되어 면상으로 광을 조사하도록 구성될 수 있다. 광원부(100)의 내부에는 발광소자의 제어를 위한 회로가 배치된다. 열교환면(120)은 열전도도가 높은 알루미늄과 같은 금속으로 형성되는 것이 바람직하며, 냉매와의 접촉면적을 높이기 위해 표면에 요철을 형성할 수 있다.

바람직하게는 광원부(100)에서 광조사면(110)과 열교환면(120), 발광소자의 제어를 위한 회로의 기판 등은 유연성을 갖는 재료를 사용하여 광원부(100) 전체적으로 플렉시블(flexible)한 특성을 갖도록 구성될 수 있다.

광조사 유닛의 냉각부(200)는 플라스틱이나 비닐과 같은 유연성을 갖는 물질로 형성되는 몸체(210)로 구성되며, 몸체는 도 3에서와 같이 내부에 냉매를 위한 저장공간(220)을 포함하고, 광원부(100)가 결합되는 영역의 일부에는 냉매가 열교환면(120)과 열을 교환할 수 있는 개구인 윈도우(230)가 형성된다. 또한 몸체(210)의 측면에는 저장공간(220)에 냉매를 외부로부터 유입시키는 유입구(240)와 외부로 유출시키는 유출구(250)가 형성되며, 이때 유입구(240)와 유출구(250)는 도 1에서와 같이 몸체(210)의 같은 측면에 위치할 수 있으나 실시예에 따라서는 서로 반대편에 위치할 수 있다. 또한 후술하는 격벽에 의해 내부공간이 분리되는 경우 유입구는 격벽으로 가로막힌 내부공간의 측면에서 각각 하나씩 위치하고, 유출구는 격벽에 가로막히지 않은 내부공간의 측면에서 하나 또는 둘이 위치하도록 구성될 수 있다.

냉각부(200)의 몸체(210)는 유연성 재료로 구성되므로 다수의 광원부(100)가 도 1에서와 같이 결합되더라도 전체적으로 비교적 자유도가 높은 유연성을 갖게 된다.

냉각부(200)의 몸체(210)는 유연성 재료로 이루어지고 내부에 저장공간(220)이 존재하므로 실제 사용시 외력 또는 본 장치의 변형된 형태에 따라 저장공간(220)의 높이가 협소해져 냉매의 전체적인 흐름을 방해할 수 있다. 따라서 도 4(a)에서와 같이 저장공간(220) 내부에는 지지대(221)가 형성되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 이러한 지지대(221)의 기능과 냉매의 저장공간(220) 내에서의 전체적인 순환을 돕기 위한 격벽(222)이 도 4(b)와 같이 형성될 수 있다. 유입구는 격벽으로 가로막힌 측면에 위치하고, 유출구는 반대편 측면에 위치하는 경우 격벽은 격벽으로 가로막힌 내부공간 측면방향에서는 폭이 넓되 가로막히지 않은 측면방향으로 점점 좁아지도록 구성하여 유입구에서 냉매의 유속이 빠르고 유출구에서는 유속이 느리도록 할 수 있다. 이는 냉각부 전체적으로 열의 전달이 고르도록 하는데 도움이 된다.

이러한 지지대(221)나 격벽(222)은 위 목적에 따라 다양한 모양으로 형성될 수 있으며, 특히 윈도우(230)가 형성된 영역에서는 몸체(210)가 내부에서 윈도우(230)의 열교환면(120)까지 연장된 형태로 구성될 수 있으나 실시예에 따라서는 도 6(a)에서와 같이 열교환면(120)의 일부가 저장공간(220) 내 윈도우(230)의 반대편까지 연장되어 지지대(221)나 격벽(222)을 형성하고 것이 열교환 효율에 있어서 바람직하다.

실시예에 따라서는 광원부(100)의 면적보다 윈도우(230)의 면적이 넓거나 비슷하여 열교환면(120)이 윈도우(230)를 적절하게 밀폐시키지 못할 경우가 있다. 이 경우 윈도우(230)의 적절한 밀폐성을 확보하고 열교환이 효율적으로 이루어지도록 도 5에 도시된 바와 같이 냉각부에는 각 윈도우(230)의 내부 또는 외부에서 윈도우(230)를 밀폐시키는 열교환플레이트(300)가 각각 형성되고 이 열교환플레이트(300)에 광원부(100)가 부착되도록 구성될 수 있다. 열교환플레이트(300)는 열전도도가 높은 물질로 이루어진 판재인 것이 바람직하며, 내부공간을 향한 면에는 냉매와의 접촉면적을 넓히도록 요철이 형성될 수 있다.

지지대나 격벽(310)을 형성할 경우 도 6(b)에 도시된 바와 같이 윈도우(230) 영역에 대해서는 열교환플레이트(300)의 일부가 저장공간(220)으로 돌출되어 지지대나 격벽(310)을 형성하도록 구성될 수 있다.

이상과 같이 열교환플레이트(300)가 형성된 경우에는 광원부(100)의 열교환면(120)은 단순히 제어회로의 뒷면이 될 수 있다.

도 1을 참조하면 냉각부(200)의 유입구(240)와 유출구(250)는 각각 호스(410, 420)가 연결되며, 각 호스(410, 420)의 타단에서는 냉매순환부(400)가 위치한다. 냉매순환부(400)는 유입구(240)로 냉매를 유입시키거나 유출시키는 순환펌프, 순환되는 냉매를 저장하는 탱크, 탱크의 냉매를 냉각시키는 냉각수단이 포함되며, 냉각수단은 예를 들어 열을 외부로 배출시키는 방열판이 탱크 외부에 형성되거나 탱크의 열을 방열판으로 강제 배출시키는 열전소자가 방열판과 탱크 사이에 형성된 구성일 수 있다.

각 광원부(100)는 도선(510)에 의해 전기적으로 제어부(500)와 연결되어 필요한 전력과 제어신호를 받게 된다. 제어부(500)는 냉매순환부(400)와 일체형으로 형성될 수도 있다. 제어부(500)는 각 광원부(100)에 치료 등의 목적으로 적당한 펄스나 전력을 공급하며, 수동으로 다수의 광원부(100) 중 일부의 광원부(100)를 제어해 일부만을 작동시키고 나머지는 광을 조사하지 않도록 제어할 수 있다. 광조사 유닛의 면적이 넓고 광조사 부위가 시술대상자의 팔이어서 광조사 유닛으로 팔을 감쌀 경우 실제 치료부위에 광에 조사되지 않고 냉각부(200)의 후면으로 광이 조사되는 경우가 발생될 수 있다. 이와 같은 경우를 위해 제어부(500)에서 광치료시 실제 치료부위에 위치하지 않는 광원부(100)는 광을 조사하지 않도록 제어할 수 있도록 하는 구성하는 것이다.

한편, 도시되지는 않았으나 냉각부(200)의 외부에는 벨크로 등의 탈착수단에 의해 냉각부(200)의 양측이 탈부착되도록 구성될 수 있다.

이상과 같은 본 발명에 따른 광조사 장치는 다양한 광 치료에 응용될 수 있다. 대표적으로는 LED 광에 의해 각종 피부질환이나 피부 노화치료용 장치에 사용될 수 있으며, 팔, 다리가 골절된 경우 골융합을 촉진하는 시스템으로 구축되어 골절 치료용 장치로 응용될 수 있다.

특히 본 발명에 따른 광조사 장치는 특유의 유연성을 가지고 있어 팔, 다리를 전체적으로 감싸는 것이 용이하며, 위에서 설명한 벨크로 등의 탈착수단과 함께 골절 부위를 고정시키는 고정수단과 함께 사용됨으로써 별도의 깁스 등이 필요없는 골절치료 전문 치료장치로서 사용될 수 있다.

100 : 광원부 110 : 광조사면
111 : 발광다이오드 120 : 열교환면
200 : 냉각부 210 : 몸체
220 : 저장공간 221 : 지지대
222, 310 : 격벽 230 : 윈도우
240 : 유입구 250 : 유출구
300 : 열교환플레이트 400 : 냉매순환부
410, 420 : 호스 500 : 제어부
510 : 도선

Claims (10)

1. 광을 조사하는 광조사면과 상기 광조사면 반대편의 열교환면을 포함하는 2 이상의 광원부; 및
   상기 광원부의 열교환면이 외부에 부착되고, 유연성 재료로 이루어지며, 내부에 냉매를 저장하는 저장공간을 포함하되 상기 광원부의 열교환면이 부착되는 각각의 영역 일부는 개구된 윈도우를 형성하는 몸체로 이루어진 냉각부
   를 포함하는 광조사 장치.
   
2. 광을 조사하는 광조사면과 상기 광조사면 반대편의 열교환면을 포함하는 2 이상의 광원부; 및
   상기 광원부의 열교환면이 일면에 부착되는 적어도 하나 이상의 열교환플레이트와 상기 열교환플레이트의 타면이 외부에 부착되고, 유연성 재료로 이루어지며, 내부에 냉매를 저장하는 저장공간을 포함하되 상기 열교환플레이트가 부착되는 각각의 영역 일부는 개구된 윈도우를 형성하는 몸체로 이루어진 냉각부
   를 포함하는 광조사 장치.
   
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 냉각부는 냉매를 상기 저장공간에 유입시키는 적어도 하나 이상의 유입구와 냉매를 유출시키는 적어도 하나 이상의 유출구를 더 포함하는 광조사 장치.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 유입구 및 상기 유출구와 연결되어 냉매를 순환시키면서 냉각시키는 냉매순환부를 더 포함하는 광조사 장치.
   
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 광원부는 광조사면에 적어도 하나 이상의 발광다이오드 또는 하나 이상의 레이저광원를 포함하는 광조사 장치.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 발광다이오드 또는 상기 레이저광원은 복수이고, 상기 광조사면에 평면으로 배열되어 면상으로 광을 조사하도록 구성된 것을 특징으로 하는 광조사 장치.
   
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 냉각부는 상기 내부공간에 지지대 또는 격벽을 더 포함하는 광조사 장치.
   
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 열교환면은 표면에 요철을 포함하는 광조사 장치.
   
9. 제 2 항에 있어서,
   상기 열교환플레이트는 상기 냉각부 방향 표면에 요철을 포함하는 광조사 장치.
   
10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 광조사부에 전원을 공급하고 상기 광조사부를 제어하기 위한 제어부를 더 포함하고, 상기 광원부가 복수인 경우 상기 제어부에서 상기 광원부의 전부 또는 일부를 작동시키는 광조사 장치.
    

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