KR20160114658A - 복수 비임 레이저 처리 장치 - Google Patents

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KR20160114658A
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Abstract

본 발명의 실시예는 레이저 상처 치유를 위한 처리 장치 및 상응하는 처리 방법을 포함하고, 그러한 장치 및 방법은 인간의 조직으로 인가되는 복수의 레이저 유형 및 레이저 파장의 동시적인 작용을 이용한다. 처리 장치는 일반적으로 레이저 시스템 및 그러한 레이저 시스템으로 연결되는 핸드-피스를 포함한다. 하나의 또는 복수의 레이저 비임이 비교적 작은 스폿으로 그리고 비교적 큰 파워 레벨로 인가되고, 비교적 낮은 파워 레벨의 다른 레이저 비임의 비교적 큰 스폿에 의해서 둘러싸이도록, 핸드-피스가 설계된다. 바람직한 구현예에서, 제1 및 제2 레이저 비임이, 제1 및 제2 레이저 비임과 비교하여 상이한 공간적 프로파일로 전달되는 제3 레이저 비임과 함께 방출되는 것을 돕도록 핸드-피스가 구성된다.

Description

복수 비임 레이저 처리 장치{MULTIPLE BEAM LASER TREATMENT DEVICE}
관련 출원에 대한 상호 참조
본원은, 전체 내용이 본원에서 참조로 포함되는, 2014년 1월 31일자로 출원되고 명칭이 "복수 비임 레이저 처리 장치(MULTIPLE BEAM LASER TREATMENT DEVICE)"인 미국 가출원 제61/934,599호를 기초로 우선권을 주장한다.
기술 분야
본 발명의 실시예는 일반적으로 의료용 레이저 시스템 그리고 보다 특히, 개선된 치료 효과를 위해서 조직 장소(site)가 상이한 레이저 유형들 및 레이저 파장들에 동시적으로 노출되는, 복수 비임 레이저 처리를 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
다양한 의료 및 치과 처리 시술에서의 레이저의 적용이 모색되고 있으며, 가장 일반적인 동작의 일부에는 조직의 절개(cutting), 절제(ablation), 멸균(disinfection) 또는 다른 처리가 포함된다. 특별한 파장, 출력 파워, 레이저 방출의 펄스 폭, 및 표적 조직의 흡수성에 따라서, 근육이나 피부와 같은 연조직으로부터 치아 및 뼈와 같은 경조직까지 다양한 생물학적 재료가 절개되고 절제될 수 있다. 수십 와트까지의 출력 파워 레벨을 가지는 레이저 시스템이 이러한 적용예를 위해서 이용될 수 있으나, 10 밀리와트 범위의 출력 파워 레벨을 가지는 저 파워형 레이저 시스템이 살균 적용예, 조직 생물자극(biostimulation) 적용예, 저-레벨 광 치료, 및 다른 비-조직-파괴 적용예에서 이용될 수 있다.
통상적인 레이저 시스템이 일반적으로 3개의 주 구성요소: 레이저 광을 생성하는 레이저 매체, 가간섭성(coherent) 광을 방출하도록 레이저 매체를 여기시키는데 필요한 형태로 레이저 매체로 에너지를 전달하는 파워 공급부, 및 레이저 복사선의 방출을 자극하기 위해서 광을 집중시키는 광학적 공동 또는 공진기를 포함한다. 이용되는 레이저 매체의 유형, 매체가 하나 이상의 가스, 화학물질, 염료, 금속 증기를 포함하는지의 여부, 그리고 레이저가 솔리드 스테이트(solid state) 또는 반도체 등인지의 여부에 따라서, 레이저 방출이 자외전 파장으로부터, 가시광선 광 파장, 적외선 파장까지의 범위를 가질 수 있다.
큰 출력 파워의 수술용 레이저 적용예에서, 솔리드 스테이트 유형의 레이저가 종종 이용되고, 여기에서 레이저 매체가, 적어도 하나의 도펀트 재료를 포함하는 고체 호스트 결정(solid host crystalline) 또는 유리 조직으로 이루어진다. 특별한 도펀트 재료 및 상응하는 방출 파장이 당업계에 잘 알려져 있다. 예를 들어, 경조직 및 연조직 절제 적용예에서, 방출 파장이 약 1.064 ㎛인 네오디늄-도핑형 이트륨 알루미늄 가넷(Nd:YAG) 레이저, 방출 파장이 2.94 ㎛인 에르븀-도핑형 이트륨 알루미늄 가넷(Er:YAG), 및 홀뮴-도핑형 이트륨 알루미늄 가넷(Ho:YAG) 레이저가 빈번하게 이용된다. 또한, 에르븀 크롬 도핑형 이트륨, 스칸듐, 갈륨 가넷(Er, Cr:YSGG) 레이저가 의료 처리 적용예에서 성공적으로 이용되어 왔다. 이산화탄소, 아르곤, 구리 증기 레이저와 같은 가스를 이용하는 다른 레이저 매체, 및 엑시머 매체(예를 들어, 희가스 할라이드 이용)가 또한 성공적으로 이용되고 있다.
전형적인 레이저 시스템의 동작 중에, 레이저 매체(예를 들어, 도핑된 고체 호스트 조직)가, 짧은-지속시간의, 집중적인, 가간섭성의, 전체 스펙트럼(full spectrum) 광을 생성하는 플래시 램프와 같은 광학적 펌프로 밀도 반전(population inversion) 상태로 여기된다. 밀도 반전 상태에서, 상승된 에너지 상태의 원자가 낮은 에너지 상태의 원자를 초과한다.
플래시 램프 대신에, 전기적 파워 공급형(powered) 다이오드 레이저가 또한 이용될 수 있다. 레이저 매체가, 광학적 공진기를 형성하는 둘 이상의 반사 거울들 사이에 배치된다. 거울의 각각의 반사로, 광이 광학적 펌프에 의해서 더 자극되어, 그러한 광의 증폭을 유도한다. 거울 중 하나가, 증폭된 광의 일부가 레이저 방출로서 공동을 진출할 수 있게 하고, 출력 커플러로서 또한 지칭될 수 있는 부분적인 반사부이다. 레이저 출력이 전형적으로 Q-스위칭과 같은 기술에 의해서 펄스화되고, 이는 실질적으로 큰 순간적 레이저 파워 출력을 초래할 수 있고, 연속적인 또는 준-연속적인 동작이 또한 가능하다.
레이저 다이오드가 또한 의료 처리 적용예에서 이용될 수 있다. 동작에서 발광 다이오드와 유사하게, 레이저 다이오드는 p층과 n 층 사이에 능동적 광자 방출 층을 가지는 p 층 및 n 층으로 이루어진다. 솔리드 스테이트 레이저와 유사하게, 출력 커플러 뿐만 아니라 하나 이상의 반사부가 존재하고, 그들 모두가 반도체 조립체 내로 통합되고, 전류가 밀도 반전 상태에 도달하기 위한 자극을 제공한다.
수술 적용예에 적합한 통상적인 레이저 장치는 일반적으로 전술한 레이저 에너지 공급원, 및 시술자에 의해서 수동으로 동작될 수 있는, 레이저 장치에 결합된 별개의 핸드피스(handpiece)로 이루어진다. 기본적인 실시에서, 핸드피스가, 도파관 및 레이저 에너지 공급원과 광학적으로 연통되는 선단부를 포함한다. 선단부는 방출된 레이저를 표적 조직 장소 상으로 지향시키고, 변화되는(varying) 형상 구성이, 단순한 원형 패턴을 포함하는, 상이한 출력 프로파일들을 산출할 수 있다. 레이저 방출이, 조작자 탄력성(operator flexibility)을 최대화하고 표적 조직 장소에 접근하는 것을 편안하게 하는 임의 각도로 지향될 수 있다. 상이한 반사부 배열체들(arrangements)을 이용하여, 광학적 경로가 연결 케이블 및 핸드피스 축으로부터 오프셋될 수 있다.
앞서서 간략히 설명한 바와 같이, 절개 및 절제 유효성은 방출되는 파장 및 표적 조직에 의한 해당 특별 파장의 흡수성에 주로 의존한다. 또한, 조직이 비등되거나 증발되어 더 큰 부상 및 대출혈(hemorrhaging)을 유도하지 않도록, 펄스의 지속시간과 함께, 방출의 세기가 설정되어야 한다. 레이저 방출을 이용한 조사에 이어서, 절제된 조직 영역이 탄화 구역, 액포에 의해서 느슨해진 구역(zone loosened by vacuole), 응고 구역, 및 가역적 열 손상 구역에 의해서 둘러싸인다. 조직이 출혈 없이 절개될 수 있다는 점에서, 응고 구역의 형성 및 결과적인 지혈이 유리하다.
주위 조직에 대해서 최소량으로 손상을 가하는 최적의 결과를 달성하기 위해서, 레이저 방출 매개변수가 각각의 임상적 적용예에 맞춰 최적화되어야 한다. 그에 따라, 대부분의 레이저 처리 장치가 하나의 동작에 대해서 전용화되나(dedicated), 레이저 방출과 관련이 없는 보충적인 특징이 또한 공지되어 있다. 예를 들어, 물 및 공기를 표적 조직 지역으로 전달하기 위해서, 물 공급 라인 및 공기 공급 라인이 핸드피스 내로 통합될 수 있다. 이는 표적 조직을 냉각시키고 파편의 제거를 돕는다. 파편의 제거를 추가적으로 돕기 위해서, 진공 라인이 포함될 수 있다. 유효성을 개선하기 위한 물 및 공기의 이용이 이러한 목적으로 제한되지 않고, 레이저 에너지가 표적화된 조직 장소로부터 먼 공간의 부피 내에 위치된 분무된(atomized) 유체 입자의 분포로 지향되게 하는 대안적인 절개 메커니즘이 개발되었고, 예를 들어, 개시 내용이 본원에서 참조로 포함되는, Rizoui에게 허여된 본 출원인의 미국 특허 제5,741,247호에서 개시되어 있다. 레이저 에너지가 분무된 유체 입자와 상호 작용하여 유체 입자가 팽창되게 하고 표적 표면 상으로 기계적 절개 힘을 부여할 수 있게 하는 것으로 이해된다.
복수의 레이저 방출이 단일 레이저 시스템으로 통합될 수 있는 범위까지, Freiberg에게 허여된 미국 특허 제5,139,494호에서 개시된 것과 같은 기존의 레이저 시스템이, 상이한 치료 효과를 각각 가지는 복수의 레이저 에너지의 공급원과 결합되는 단일 레이저 카테터를 표적 조직에 대해서 이용하는 것과 관련된다. 레이저 공급원들이 별개로 활성화될 수 있고, 그리고 동시적인 동작이 표시되는(indicated) 동안, 각각의 레이저 에너지 공급원이 기지의(known) 효과를 위한 독립적인 유닛으로서 동작하도록 구성된다. 대안적으로, 일부 다른 것은, 상이한 파장들 및 지속시간들로 레이저 에너지를 선택적으로 방출할 수 있게 하는 레이저 공급원의 조정을 고려하었다.
따라서, 독립적으로 동작되는 상기와 같은 복수의 레이저 방출의 처리 능력을 초과하는 향상된 처리 능력을 달성하기 위해서 동시적인 레이저 방출을 이용하는 개선된 레이저 처리가 당업계에서 요구되고 있다. 개선된 상처 변연 절제술(wound debridement), 세균 감소 및/또는 불활성화, 생물 자극, 조직 절제, 응고 및 생물막 파괴 뿐만 아니라, 그 조합을 단일 시술에서 달성하기 위한 그러한 레이저 처리가 당업계에서 또한 요구되고 있다.
본 발명의 실시예에 따라서, 레이저 상처 치유를 위한 처리 장치 및 상응하는 처리 방법이 제공된다. 그러한 장치 및 방법은, 인간 조직으로 인가되는 복수의 레이저 유형 및 레이저 파장의 동시적인 작용을 이용한다. 처리 장치는 일반적으로 레이저 시스템 및 그러한 레이저 시스템으로 연결되는 핸드피스를 포함한다. 하나의 또는 복수의 레이저 비임이 비교적 작은 스폿으로 그리고 비교적 큰 파워 레벨로 인가되고, 비교적 낮은 파워 레벨의 다른 레이저 비임의 비교적 큰 스폿에 의해서 둘러싸이도록, 핸드피스가 설계된다. 적어도 하나의 실시예에서, 핸드피스가 제3 레이저 비임과 함께 제1 및 제2 레이저 비임의 방출을 돕도록 구성된다. 제3 레이저 비임이 제1 및 제2 레이저 비임과 비교하여 상이한 공간적 프로파일로 전달된다.
일부 실시예에서, 핸드피스가 복수의 상이한 구성 중 임의의 하나로 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 핸드피스는 일반적으로, 대상 조직과 같은 표면과 접촉하거나 그 표면에 매우 밀접하게 근접하여 작용하는 동안 제1 및 제2 레이저 비임의 전달 또는 방출을 돕도록 구성되는 비교적 긴 중앙 도파관을 포함한다. 일부 실시예에서, 제3 레이저 비임이 다른 도파관을 통해서 조직으로 전달될 수 있고, 중앙 도파관의 적용 지역을 효과적으로 둘러쌀 수 있다. 이와 관련하여, 일부 실시예에서, 제1 및 제2 레이저 비임이, 제3 레이저 비임에 의해서 둘러싸여서, 작은 중앙 스폿 내에서 인가될 수 있다. 예로서, 그리고 비제한적으로, 공통 중앙 도파관을 따른 적어도 제1 및 제2 레이저 비임의 생성을 돕기에 적합한 핸드피스 구성이 특히, 개시 내용이 본원에서 참조로 포함되는, 2013년 12월 31일자로 출원된 "이중 파장 레이저 처리 장치(Dual Wavelength Laser Treatment Device)"라는 명칭의, 본 출원인의 공동-계류중인 미국 특허출원 제14/587,955호에서 설명되어 있다. 다른 잠재적으로 적합한 핸드피스 구성이 Boutoussov 등에게 허여된 본 출원인의 미국 특허 제7,292,759호; Boutoussov 등에게 허여된 미국 특허 제7,461,982호; Boutoussov 등에게 허여된 미국 특허 제7,578,622호; 및 Boutoussov에게 허여된 미국 특허 제7,563,226호에 기재되어 있고, 그 개시 내용이 본원에서 참조로 포함된다.
본 발명의 일부 추가적인 실시예에서, 핸드피스가 여러 가지 비-접촉 광학적 구성요소(예를 들어, 하나 이상의 렌즈 및 윈도우(window))를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 비-접촉 광학적 구성요소가, 레이저 비임 패턴이, 자유 공간을 통한 전파(propagation) 이후에, 조직 표면 상에서 전술한 바와 같은 프로파일 즉, 제1 및 제2 레이저 비임이 보다 작은 중앙 스폿 내에서 인가되는 한편, 제3 레이저 비임에 의해서 둘러싸인 프로파일을 본질적으로 형성하는 방식으로, 집합적으로 기능할 수 있다.
일부 실시예에서, 제1, 제2 및 제3 레이저 공급원이 협력 동작되어, 조직 처리를 상승 작용적으로 향상시키는 조합된 레이저 방출을 생성할 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 모두 3개의 레이저 방출을 이용한 처리의 효율이 물 스프레이(spray)의 부가로 잠재적으로 증가될 수 있고, 그러한 물 스프레이의 부가는, 절제 형태의 처리의 경우에, 절제 폭을 감소시킬 수 있고, 절제 깊이를 증가시킬 수 있고, 그리고 주변 조직에 유해할 수 있는 탄화(charring)를 감소시킬 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 3개의 레이저 공급원의 이용은 상승 작용적으로 살균, 생물-자극 또는 상처 치유, 및 고통 감소의 이점을 제공할 수 있다. 이와 관련하여, 본원에서 설명된 본 발명의 실시예가 상처 처리 및 치유(예를 들어, 표면 절제술, 세균 감소, 및 생물-자극)와 관련하여 이용될 수 있지만, 조직 절개 및 세균 감소와 같은 다른 임상적 적용이 또한 효과적으로 실시될 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 제1, 제2 및 제3 레이저 공급원으로부터의 방출을 선택적으로 통제하는 제어 시스템이 전술한 기능을 달성할 수 있다.
첨부 도면과 함께 고려할 때 본 발명의 실시예가 이하의 구체적인 설명의 참조에 의해서 가장 잘 이해될 수 있다.
본 발명의 이러한, 그리고 다른 특징이 도면을 참조할 때 보다 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저 처리 장치의 방출 단부를 도시한 정면도이다.
도 2는, 방출 단부로부터의 레이저 방출 패턴의 실시예를 추가적으로 도시하는, 도 1에 도시된 레이저 처리 장치의 방출 단부의 측면 프로파일 도면이다.
도 3은 표적 조직 장소 상의 예시적인 레이저 방출 패턴을 도 1 및 도 2에 도시된 레이저 처리 장치의 제1 실시예로부터의 출력으로서 도시한다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 레이저 처리 장치의 방출 단부를 도시한 정면도이다.
도 5는, 방출 단부로부터의 레이저 방출 패턴의 실시예를 추가적으로 도시하는, 도 4에 도시된 레이저 처리 장치의 방출 단부의 측면 프로파일 도면이다.
도 6은 표적 조직 장소 상의 레이저 방출 패턴의 다른 실시예를 도 4 및 도 5에 도시된 레이저 처리 장치의 제2 실시예로부터의 출력으로서 도시한다.
유사한 요소를 나타내기 위해서, 도면 및 상세한 설명 전반을 통해서 공통되는 참조 번호가 이용되었다.
이제 본 발명의 일부 실시예를 도시하는 도면을 참조하여, 그리고 그러한 실시예를 제한하고자 하는 목적이 없이, 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따라서 구성된 다중-파장 레이저 처리 장치로 통합된 핸드피스(12)를 포함하는 처리 장치의 방출 단부(10)를 도시한다. 비록 도 1에 도시되지는 않았지만, 일부 실시예에서, 처리 장치가, 이하에서 더 구체적으로 설명되는 바와 같이, 핸드피스(12) 내로 통합된 여러 가지 레이저 비임 전달 양상(modality)에 동작적으로 결합되는 레이저 비임 발생 시스템을 더 포함할 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 핸드피스(12)가 주 본체(11)를 포함할 수 있고, 방출 단부(10)를 형성하는 핸드피스(12)의 부분이, 축(A)을 형성하는 대체로 원통형인 구성을 포함할 수 있다. 그에 따라, 일부 실시예에서, 방출 단부(10)가 대체로 원형인 프로파일을 포함할 수 있다. 그러나, 당업자는, 이러한 특별한 형상이 단지 일부 실시예를 설명하는 것이고, 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고도, 그러한 형상이 제1 실시예의 처리 장치 내에서 수정될 수 있다는 것을 인지할 수 있을 것이다.
도 2를 참조하면, 일부 실시예에서, (핸드피스(12)를 포함하는) 처리 장치의 세장형의 중앙 도파관(14)의 원위 단부 부분(distal end portion)(14a)이 핸드피스(12)의 방출 단부(10)의 대략적인 중심으로부터 돌출하고 축(A)을 따라서 연장하며, 중앙 도파관의 적어도 일부가 핸드피스(12) 내로 통합된다. 일부 실시예에서, 중앙 도파관(14)이 대체로 원형인 횡단면적 구성을 가지고, 원위 방출 또는 출력 단부(16)를 형성한다. 그에 따라, 일부 실시예에서, 방출 단부(10)로부터 돌출되는 원위 단부 부분(14a)에 의해서 형성된 중앙 도파관(14)의 축의 적어도 해당 부분이 축(A)과 일치된다. 비록 도시하지는 않았지만, 일부 실시예에서, 제1 실시예의 처리 장치의 변형예에 따라서, 중앙 도파관(14)의 출력 단부(16)가, 방출 단부(10)로부터 돌출하지 않고, 방출 단부(10)와 실질적으로 같은 높이이거나(flush with) 방출 단부(10)와 실질적으로 연속적일 수 있다. 또한, 일부 다른 실시예에서, 중앙 도파관(14)이, 도시된 것 보다 크거나 작은 직경을 포함할 수 있다. 그에 따라, 중앙 도파관(14)의 출력 단부(16)가 또한, 일부 실시예에서 도시된 것에 비해서 크거나 작은 면적을 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 핸드피스(12)를 포함하는 제1 실시예의 처리 장치가, 적어도 하나의 레이저 비임의 전달 또는 방출을 돕도록 구성될 수 있는 중앙 도파관(14)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일부 실시예에서, 핸드피스(12)를 포함하는 제1 실시예의 처리 장치가, 출력 단부(16)의 출력 방출 표면(16a)으로부터의 2개의 레이저 비임의 전달을 돕도록 구성될 수 있는 중앙 도파관(14)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 2에서, 중앙 도파관(14)의 출력 단부(16)의 출력 방출 표면(16a)으로부터 방출되는 바와 같은 제1 레이저 비임이 A1으로 라벨이 부여된(labeled) 화살표에 의해서 식별되고, 중앙 도파관(14)의 출력 단부(16)의 출력 방출 표면(16a)으로부터 방출되는 바와 같은 제2 레이저 비임이 A2로 라벨이 부여된 화살표에 의해서 식별된다. 일부 실시예에서, 제1 레이저 비임(A1) 및 제2 레이저 비임(A2)이 실질적으로 일치되고 동축적일 수 있다. 일부 다른 실시예에서, 제1 레이저 비임(A1) 및 제2 레이저 비임(A2)이 적어도 부분적으로 일치되고 동축적일 수 있다. 일부 다른 실시예에서, 제1 레이저 비임(A1) 및 제2 레이저 비임(A2)이 실질적으로 평행할 수 있다. 일부 다른 실시예에서, 제1 레이저 비임(A1) 및 제2 레이저 비임(A2)이 발산형일 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 처리 장치가 핸드피스(12)를 포함할 수 있고, 그러한 핸드피스가 복수의 주변 광 파이프 또는 도파관을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일부 실시예에서, 복수의 주변의 광 파이프 또는 도파관(18)이 핸드피스(12) 내로 적어도 부분적으로 통합될 수 있다. 도 1을 참조하면, 일부 실시예에서, 핸드피스(12)가 주 본체(11) 내에 배치된 8개의 주변 도파관(18)을 포함할 수 있다. 당업자는, 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고도, 이러한 숫자가 증가되거나 감소될 수 있다는 것, 그리고 다른 실시예가 도시된 것 보다 많거나 적은 주변 도파관(18)을 포함할 수 있다는 것을 인지할 수 있을 것이다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 주변 도파관(18)이 중앙 도파관의 외부 연부(17)와 주 본체(11)의 외부 표면(13) 사이에서 주 본체(11) 내에 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 주변 도파관(18)이 중앙 도파관(14)을 적어도 부분적으로 둘러싸도록 배치될 수 있다(즉, 중앙 도파관(14)이 주변 도파관(18)과 동심적으로 배치된다). 일부 실시예에서, 주변 도파관들(18)이 실질적으로 균일하게 이격된다(도 1에 도시된 바와 같음). 다른 실시예에서, 적어도 일부의 주변 도파관(18)이 불균일하게 이격된다.
본 발명의 일부 실시예에서, 주변 도파관(18)의 적어도 하나가 대체로 원형인 횡단면적 구성을 포함할 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 주변 도파관(18) 중 적어도 하나가, 원위 방출 또는 출력 단부(20)를 형성하는 대체로 원형인 횡단면적 구성을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 핸드피스(12)가, 원위 방출 또는 출력 단부(20)를 형성하는 대체로 원형인 횡단면적 구성을 포함할 수 있는 8개의 주변 도파관(18)을 포함하는 주 본체(11)를 포함할 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 주변 도파관(18) 중 적어도 하나가, 방출 단부로부터 돌출하지 않고, 방출 단부(10)와 실질적으로 같은 높이가 되도록 또는 방출 단부(10)와 실질적으로 연속적이 되도록 주 본체(11) 내에 배치될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 핸드피스(12)를 포함하는 제1 실시예의 처리 장치가, 주변 도파관의 출력 단부(20)의 출력 방출 표면(21)으로부터 제3 레이저 비임을 방출하도록 구성된 주변 도파관(18)을 포함한다. 예를 들어, 도 2를 참조하면, 일부 실시예가, 주변 도파관(18)의 출력 단부(20)로부터 적어도 하나의 출력 방출 표면(21)을 통해서 방출되는 제3 레이저 비임(A3로 라벨이 부여된 화살표에 의해서 식별됨)을 포함한다. 도면은 복수의 주변 도파관(18)으로부터의 집합적인 방출의 예시적인 실시예를 나타낸다(즉, 제3 레이저 비임(A3)의 총 방출이 8개의 주변 도파관(18)으로부터의 출력으로부터 유도된다). 일부 다른 실시예에서, 제3 레이저 비임(A3)이 도 1에 도시된 8개 미만의 주변 도파관(18)으로부터의 레이저 복사선의 방출을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 제3 레이저 비임(A3)이 1개 내지 7개의 주변 도파관(18)으로부터의 레이저 복사선을 포함할 수 있다. 또한, 일부 다른 실시예에서, 부가적인 주변 도파관(18)이, 제3 레이저 비임(A3)의 일부를 형성할 수 있는 레이저 복사선을 방출하도록 포함될 수 있다.
비록 도시하지는 않았지만, 일부 실시예에서, 제1 실시예의 처리 장치 내에 포함된 레이저 비임 발생 시스템이 적어도 3개의 별개의, 통상적인 레이저 공급원을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 및 제2 레이저 공급원이 중앙 도파관(14)의 입력 단부에 동작적으로 결합될 수 있고, 제3 레이저 공급원이 주변 도파관(18)의 입력 단부에 동작적으로 결합된다. 본 발명의 일부 실시예에서, 제1 레이저 공급원이 다이오드 레이저를 포함할 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 제1 레이저 공급원의 동작적 매개변수가 연속적인 파동(CW) 모드에서 그리고 약 1 W 내지 약 10 W 범위의 평균 출력 파워에서 약 940 nm의 파장을 포함할 수 있다. 일부 추가적인 실시예에서, 제2 레이저 공급원이 솔리드 스테이트 Er, Cr:YSGG 레이저일 수 있고, 여기에서 동작적 매개변수가 약 5 Hz 내지 약 20 Hz 범위의 짧은 펄스 모드(H 모드) 및 약 2 W 내지 약 10 W 범위의 평균 출력 파워에서 약 2.78 ㎛의 파장일 수 있다. 일부 추가적인 실시예에서, 제3 레이저 공급원이 다이오드 레이저 또는 LED일 수 있고, 여기에서 동작 매개변수가 연속적인 파동(CW) 모드에서 그리고 약 50 mW 내지 약 1000 mW 범위의 평균 출력 파워에서 약 630 nm, 또는 약 810 nm, 또는 약 940 nm의 파장일 수 있다.
이제 도 3을 참조하면, 일부 실시예에서, 중앙 도파관(14) 및 주변 도파관(18)이 적어도 부분적으로 내부에 통합된 상태에서, 제1 레이저 비임(A1) 및 제2 레이저 비임(A2)이, 제1 파워 레벨을 포함하는 제1 직경(D1)을 포함하고, 그리고 제2 파워 레벨을 포함하는 제2 직경(D2)을 포함하는 제3 레이저 비임(A3) 스폿 또는 방출 패턴에 의해서 둘러싸이는, 스폿 또는 방출 패턴으로서 인가될 수 있도록, 제1 실시예의 처리 장치의 핸드피스(12)가 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 및 제2 레이저 비임이, 제1 및 제2 레이저 비임과 비교하여 상이한 공간적 프로파일로 전달되는 제3 레이저 비임과 함께 방출되는 것을 돕도록 핸드피스(12)가 구성될 수 있다. 도 3에서 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, R1으로서 라벨이 부여된 방출 패턴의 중앙 지역 또는 영역이 중앙 도파관(14)으로부터의 제1 및 제2 레이저 비임(A1, A2)의 조합된 방출에 의해서 생성될 수 있다. 일부 실시예에서, 이러한 중앙 영역(R1)이, 주변 도파관(18)으로부터의 제3 레이저 비임의 방출에 의해서 생성되는 R2로서 라벨이 부여된 방출 패턴의 주변 지역 또는 영역에 의해서 적어도 부분적으로 둘러싸일 수 있다.
일부 실시예에서, 핸드피스(12)의 방출 단부(10)로부터의 중앙 도파관(14)의 돌출로 인해서, 동작 중에, 중앙 도파관(14)의 출력 단부(16)가 피처리 조직과 접촉되도록 또는 피처리 조직에 매우 가까이 근접하여 배치되도록 구성될 수 있다. 그에 따라, 일부 실시예에서, 조합된 제1 및 제2 레이저 비임이 조직 상에서 방출 패턴의 중앙 영역(R1)을 형성하기에 앞서서, 자유 공간을 통해서 중앙 도파관(14)의 출력 단부(16)로부터 방출된 조합된 제1 및 제2 레이저 비임(A1, A2)의 제한된 양(limited measure)의 전파가, 해당되는 경우(if any)에, 존재한다. 대조적으로, 일부 실시예에서, 각각이 핸드피스(12)의 방출 단부(10)와 실질적으로 동일한 높이인 주변 도파관(18)의 출력 단부(20)를 고려할 때, 제3 레이저 비임(A3)이 조직 상에서 방출 패턴의 주변 영역(R2)을 형성하기에 앞서서, 자유 공간을 통해서 주변 도파관(18)의 출력 단부(20)로부터 집합적으로 방출된 제3 레이저 비임(A3)의 보다 많은 양의 전파가 발생될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예가 제1 실시예의 처리 장치를 포함하고, 여기에서 제1 비임 특성을 가지는 제1 레이저 비임(A1)이 제1 레이저 공급원의 활성화의 결과로서 방출될 수 있다. 유사하게, 일부 실시예에서, 제2 레이저 비임(A2)이, 제2 비임 특성을 가질 수 있는, 제2 레이저 공급원의 활성화의 결과로서 방출될 수 있고, 제3 레이저 비임은 제3 비임 특성을 가지는 제3 레이저 공급원의 활성화의 결과로서 방출된다. 본원에서 사용된 바와 같이, "비임 특성"이라는 용어는, 파장, 발산, 비임 직경, 출력 파워, (주기적 또는 연속적이든지 간의) 펄스 지속시간 및 듀티 사이클, 펄스 주파수, 그리고 상이한 치료 효과를 달성하기 위해서 조정될 수 있는 임의의 다른 매개변수를 포함하는, 방출 및 동작 매개변수 중 임의의 하나 또는 조합을 지칭한다. 이와 관련하여, 일부 실시예에서, 처리 장치 내의 제1, 제2 및 제3 레이저 공급원에 의해서 발생되는 레이저 비임의 비임 특성이 서로 상이할 수 있고, 이는 앞서서 구체적으로 기재한 방출 및 동작 매개변수 중 적어도 하나가 그러한 레이저 비임 내에서 변화될 수 있다는 것을 의미한다.
본 발명의 일부 실시예는, 공통 중앙 도파관(14)으로부터의 출력을 위해서 제1 레이저 공급원 및 제2 레이저 공급원의 2개의 별개의 방출의 조합을 가능하게 할 수 있는, 처리 장치의 핸드피스(12)를 비제한적으로 포함하는, 제1 실시예의 처리 장치의 구성을 포함한다. 당업자는, 비임 발산이 일반적으로 파장에 반비례한다는 것을 인지할 수 있을 것이다. 전술한 바와 같이, 제1 레이저 공급원 및 제2 레이저 공급원이 통상적으로 정확하게 동일한 파장에서 동작하지 않을 것이다. 따라서, 출력 파장들 만을 상이하게 하는 것을 기초로, 유사하게, 비임 발산이 제1 레이저 공급원과 제2 레이저 공급원 사이에서 달라진다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 일부 실시예에서, 비임 발산이 또한 레이저 에너지 공급원의 특질(particular)에 따라서 달라질 수 있고, 레이저 유형을 상이하게 하는 것으로 인해서 추가적인 가변성이 도입될 수 있다(예를 들어, 제1 레이저 공급원(A1)이 다이오드 구성을 포함할 수 있는 한편, 제2 레이저 공급원이 솔리드 스테이트 구성을 포함할 수 있다). 전술한 바와 같이, 일부 실시예에서, 핸드피스(12)가, 중앙 도파관(14)에 의해서 형성된 최종 전달 경로 내로 조합될 수 있는, 상이한 파장들 및 발산들을 특징으로 하는 부동의(dissimilar) 비임 특성들을 가지는 제1 및 제2 레이저 비임(A1, A2)을 방출하도록 구성될 수 있다.
일부 추가적인 실시예(미도시)에서, 레이저 에너지의 전달과 동시적으로 물 및 공기를 표적 조직으로 전달하는 것을 돕기 위해서, 제1 실시예의 처리 장치의 핸드피스(12)가 전달 시스템(예를 들어, 물 공급 라인 및/또는 공기 공급 라인)을 선택적으로 더 구비할 수 있다. 레이저 핸드-피스의 맥락에서 그러한 전달 시스템의 구조적 및 기능적 특징을 설명하는 출원인의 기존 기술에 관한 보다 포괄적인 처리가 Rizoiu 등에게 허여된 미국 특허 제5,741,247 호, Boutoussov 등에게 허여된 미국 특허 제7,702,196호, 및 Boutoussov 등에게 허여된 미국 특허 제8,485,818호에서 확인될 수 있고, 그 개시 내용이 본원에서 참조로 포함된다.
본 발명의 일부 실시예는, 적어도 하나의 레이저 비임을 방출하도록 구성된 핸드피스(112)를 포함할 수 있는 처리 장치를 포함한다. 예를 들어, 도 4를 참조하면, 본 발명의 일부 실시예가, 다중-파장 레이저 처리 장치의 제2 실시예의 방출 단부(110)를 포함하는 핸드피스(112)를 포함한다. 비록 도4에서 도시하지는 않았지만, 핸드피스(12)를 포함하는 제1 실시예의 레이저 처리 장치에서와 같이, 핸드피스(112)를 포함하는 처리 장치의 제2 실시예가, 처리 장치의 핸드피스(112) 부분에 동작적으로 결합되는 레이저 비임 발생 시스템을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 방출 단부(110)를 형성하는 핸드피스(112)의 부분이 축(A')을 형성하는 대체로 원통형인 구성을 포함할 수 있고, 그에 따라 방출 단부(110)가 대체로 원형인 프로파일을 갖는다. 그러나, 당업자는, 이러한 특별한 형상이 일부 예시적인 실시예를 설명하는 것이고, 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고도, 수정될 수 있다는 것을 인지할 수 있을 것이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 제2 실시예의 처리 장치에서, 핸드피스(112)가 여러 가지 비-접촉 광학적 구성요소(예를 들어, 하나 이상의 렌즈 및 윈도우)를 포함할 수 있고, 그러한 비-접촉 광학적 구성요소는, 자유 공간을 통한 전파 이후에, 핸드피스(112)로부터 방출되는 레이저 비임 패턴이 도 3에서 도시하고 전술한 바와 같이 조직 표면 상에서 본질적으로 동일한 프로파일을 형성할 수 있도록 하는 방식으로 기능할 수 있다(즉, 제1 및 제2 레이저 비임(A1, A2)이, 제1 파워 레벨을 포함하는 제1 직경(D1)을 포함하고, 그리고 제2 파워 레벨을 포함하는 제2 직경(D2)을 포함하는 제3 레이저 비임(A3) 스폿 또는 방출 패턴에 의해서 둘러싸이는, 스폿 또는 방출 패턴으로서 인가될 수 있다). 보다 특히, 도 4 및 도 5는 각각, 방출 단부(110)의 적어도 일부를 형성하기 위해서 핸드피스(112)의 주 본체(111) 내로 통합될 수 있는 광학적 윈도우(122)를 도시한다. 이와 관련하여, 일부 실시예에서, 광학적 윈도우(122)가 외부 표면(127) 및 원위 방출 또는 출력 단부(126)를 형성하는 대체로 원형인 구성을 포함할 수 있고, 축(A')과 일치되는 축을 형성할 수 있다.
또한, 일부 실시예에서, 광학적 윈도우(122)의 외부 직경이 방출 단부(110)를 형성하는 핸드피스(112)의 주 본체(111)의 외부 직경 보다 작을 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 광학적 윈도우(122)가 주 본체(111) 내로 함몰되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 주 본체(111)가 함몰부(111a)를 포함할 수 있고, 그러한 함몰부 내로 광학적 윈도우(122)가 배치될 수 있다. 본 발명의 일부 실시예에서, 방출 단부(110)가, 외부 방출 표면(124)을 형성하는 광학적 윈도우(122)의 출력 단부(126)를 포함할 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 외부 방출 표면(124)이 핸드피스(112)의 나머지에 의해서 형성된 방출 단부(110)의 외부 표면(110a) 부분과 실질적으로 같은 높이이거나 실질적으로 연속적일 수 있도록, 광학적 윈도우(122)가 (함몰부(111a) 내의) 주 본체(111) 내에 배치될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 적어도 하나의 레이저 비임의 전달 또는 방출을 돕도록, 광학적 윈도우(122)가 구성될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 광학적 윈도우의 외부 방출 표면(124)으로부터의 적어도 제1, 제2 및 제3 레이저 비임의 전달 또는 방출을 돕도록, 광학적 윈도우(122)가 구성될 수 있다. 도 5를 참조하면, 제1 레이저 비임이 광학적 윈도우(122)의 외부 방출 표면(124)으로부터 방출될 수 있고 A1'로 라벨이 부여된 화살표에 의해서 식별된다. 또한, 제2 레이저 비임이, A2'로 라벨이 부여된 화살표에 의해서 식별되는 광학적 윈도우(122)의 외부 방출 표면(124)으로부터 방출될 수 있다. 또한, 제3 레이저 비임이, A3'로 라벨이 부여된 화살표에 의해서 식별되는 광학적 윈도우(122)의 외부 방출 표면(124)으로부터 방출된다.
일부 실시예에서, (핸드피스(112)를 포함하는) 제2 실시예의 처리 장치가 3개의 레이저 공급원을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 이러한 제1, 제2 및 제3 레이저 공급원의 기능적 속성이, (핸드피스(12)를 포함하는) 본 발명의 제1 실시예에 따라서 구성된 처리 장치의 제1, 제2 및 제3 레이저 공급원의 각각과 관련하여 전술한 속성과 실질적으로 동일할 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 실시예의 처리 장치, 및 특히 그 핸드피스(112)가, 제1, 제2 및 제3 레이저 공급원을 광학적 윈도우(122)에 동작적으로 결합시키는 것을 돕도록 구성될 수 있다.
이제 도 6을 참조하면, 처리 장치의 핸드피스(112)를 포함하는, 제2 실시예의 처리 장치의 일부 실시예가, 제1 및 제2 레이저 비임이 제1 스폿에서 그리고 특정의 제1 파워 레벨에서 인가될 수 있도록, 그리고 제2 파워 레벨의 제3 레이저 비임의 제2 스폿에 의해서 둘러싸이도록, 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, (제1 스폿을 형성하는) 제1 및 제2 레이저 비임이, 제1 및 제2 레이저 비임과 비교하여 상이한 공간적 프로파일로 전달되는 제3 레이저 비임과 함께 방출되는 것을 돕도록 핸드피스(112)가 구성될 수 있다. 도 6에서, R1'으로서 라벨이 부여된 방출 패턴의 중앙 지역 또는 영역이 광학적 윈도우(122)으로부터의 제1 및 제2 레이저 비임의 조합된 방출(즉, 제1 스폿을 형성한다)에 의해서 생성될 수 있다. 이러한 중앙 영역(R1)이, 광학적 윈도우(122)으로부터의 제3 레이저 비임의 방출(즉, 제2 스폿)에 의해서 생성되는 R2로서 라벨이 부여된 방출 패턴의 주변 지역 또는 영역에 의해서 적어도 부분적으로 둘러싸일 수 있다.
일부 실시예에서, 제2 실시예의 처리 장치 내의 방출 단부(110)의 나머지와 같은 높이인 광학적 윈도우(122)의 외부 방출 표면(124)으로 인해서, 정상적인 장치 동작에서, 레이저 비임이 조직 상에서 레이저 방출 패턴의 중앙 및 주변 영역(R1' 및 R2') 각각을 형성하기에 앞서서, 광학적 윈도우(122)의 외부 방출 표면(124)으로부터 자유 공간을 통해서 방출되는 조합된 제1 및 제2 레이저 비임 그리고 제3 레이저 비임의 규정된 양의 전파가 있을 수 있다.
일부 실시예에서, (핸드피스(112)를 포함하는) 제2 실시예의 처리 장치에서, 각각의 제1, 제2 및 제3 레이저 공급원의 활성화의 결과로서 방출되는 제1, 제2 및 제3 레이저 비임이 (핸드피스(12)를 포함하는) 제1 실시예의 처리 장치와 관련하여 전술한 바와 같은 부동(不同)의 비임 특성들을 가질 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 처리 장치의 핸드피스(112)를 비제한적으로 포함하는, 제2 실시예의 처리 장치의 구성이, 광학적 윈도우(122)로부터의 출력을 위해서 제1 레이저 공급원 및 제2 레이저 공급원의 2개의 별개의 방출의 효율적이고 효과적인 조합을 허용할 것이다.
또한, 제1 실시예의 처리 장치에서와 같이, 비록 도 4 내지 도 6에 도시하지는 않았지만, 제2 실시예의 처리 장치의 핸드피스(112)가 전달 시스템(예를 들어, 물 공급 라인 및/또는 공기 공급 라인)을 선택적으로 더 구비할 수 있는데, 이는, 그러한 것이 표적 조직에 대한 레이저 에너지의 전달과 동시적으로 물 및 공기를 표적 조직으로 전달하는 것을 도울 수 있기 때문이다.
본 발명의 일부 실시예에서, 3개의 레이저 공급원으로부터의 조합된 방출이, 단지 하나의 레이저 공급원을 적용하는 것으로부터 가능한 것으로 이해되는 효과를 넘어서는 상승 작용적 효과를 가지는 것으로 이해된다. 전술한 바와 같이, 일부 실시예에서, 제1 레이저 공급원이 약 940 nm의 파장을 가지는 다이오드 레이저일 수 있는 한편, 제2 레이저 공급원이 약 2.78 ㎛의 파장을 가지는 솔리드 스테이트 Er, Cr:YSGG 레이저일 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 제3 레이저 공급원이, 약 630 nm, 약 810 nm, 또는 약 940 nm의 파장을 가지는 다이오드 레이저 또는 LED일 수 있다. 이러한 특정의 구성 값에도 불구하고, 당업자는, 그러한 특질이 희망하는 적용예에 맞춰 수정될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그에 따라, 이러한 구성 값은 단지 예로서 제시된 것이고 제한적이지 않다.
본 발명의 일부 실시예에서, 처리 장치가 상처 처리 및 치유, 특히, 표면 변연 절제술, 세균 감소 및 생물-자극을 위해서 설계 및 이용될 수 있다. 일부 실시예에서, 핸드피스(12, 112)와 관련하여 전술한 바와 같은 파장, 펄스 지속시간, 및 파워 레벨 매개변수를 가지는 것으로 이해되는, 방출 단부(10, 110)로부터 방출되는 레이저 에너지가 시술자에 의해서 표적 장소로 지향될 수 있다. 발명에 따라서, 비교적 작은 스폿으로 그리고 비교적 높은 파워 레벨로 인가되는 제1 및 제2 레이저 비임의 특별한 인가는, 비교적 낮은 파워 레벨로 동작되는 주위의 제3 레이저 비임의 비교적 큰 스폿과 함께, 이러한 목적을 달성하기에 적합한 것으로 이해된다. 그러나, 다른 적용 가능한 임상적 적용예에는 조직 절개(및 관련된 세균 감소)가 포함된다.
본 출원인의, 전술한, 2013년 12월 31일자로 출원되어 공동-계류 중이며 명칭이 "이중 파장 레이저 처리 장치"인 미국 특허출원 제14/587,955호에서, 표적 조직 장소로 복수의 레이저 공급원을 적용하는 것의 여러 가지 상승 작용적 효과가 설명되어 있다. 예를 들어, 제1 레이저 방출 및 제2 레이저 방출의 인가로, 특히 절제 속도(ablation rate), 정확도, 및 제어와 관련하여, 조직 절제가 향상될 수 있다. 또한, 레이저 처리의 효율이 양의(positive) 공기 유동 및 물 스프레이의 함유로 더 개선될 수 있다. 또한, 상승 작용적인 살균 효과가 또한 개시되며, 제1 레이저 방출의 인가가 특정 세균을 실질적으로 약화시키고 제2 레이저 방출의 인가가 약해진 세균을 살균하는데 비하여, 양 레이저 방출의 별개의 인가는 덜 효과적이다.
본 발명의 일부 실시예에서, 생물-자극 및 상처 치유와 관련하여 복수의 레이저 에너지 공급원을 이용하는 것의 다른 상승 작용적인 효과가, 본원에서 설명된 핸드피스(12, 112)에 의해서 촉진될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 절제 레벨 또는 비-절제 레벨의 다이오드 레이저 양상을 이용하는 큰 파워의 침투 레이저 복사선을 인가하는 것이, 내부에서의 흡수 및 산란 효과의 결과로서 조직을 3-차원적으로 둘러싸기 위한 낮은 레벨의 레이저 복사선의 인가를 초래할 수 있다. 일부 실시예에서, 절제 파워 레벨 또는 절제-미만의(sub-ablative) 파워 레벨에서 YSGG 레이저 펄스를 동시적으로 인가하는 것이 물-부화(water-rich) 조직 내에서 압력 파동을 생성하고, 조직 세포의 기계적 자극으로 인해서 전술한 레이저 광 치료의 효과를 증가시키는 것으로 이해된다.
본 발명의 여러 가지 실시예에 따라서, 처리 장치가 전술한 임상적 목적을 달성하기 위한 동작적 매개변수를 포함할 수 있다. 특히, 상처 변연 절제술, 세균 감소 및 생물-자극의 조합을 포함하는 적용예를 위해서, 제1 레이저 방출이 연속적인(CW) 모드에서 약 9 W의 출력 파워를 포함할 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 제2 레이저 방출이 약 15Hz로 펄스화된 약 10 W의 출력 파워를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서 제3 레이저 방출이 약 50 내지 약 1000 mW의 출력 파워를 가질 수 있다. 이러한 구성에서, 공기 유동 및 물 유동이 희망에 따라서 이용될 수 있다.
일부 실시예에서, 개선된 조직 절제, 응고, 및 생물-자극의 조합을 포함하는 적용예를 위해서, 다른 동작 매개변수가 이용될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 제1 레이저 방출이 약 10 W의 출력 파워를 포함할 수 있고 연속적인 모드에서 동작될 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 레이저 방출이 약 10 W의 출력 파워를 포함할 수 있고, 약 20Hz로 펄스화될 수 있다. 공기 유동 및 물 유동이 이러한 처리 양상을 위해서 이용될 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 제3 레이저 방출이, 상처 변연 절제술, 세균 감소, 및 생물-자극의 조합을 요구하는 선행하는 적용예와 같이, 연속적인 모드에서 약 50 내지 약 1000 mW에서 동작될 수 있다.
일부 실시예에서, 공기 유동이 0.1 내지 5 리터/분일 수 있고, 물 유동이 0.1 내지 5 밀리리터/분일 수 있다. 다른 실시예에서, 물 유동 및/또는 공기 유동이 이러한 범위를 벗어날 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 공기 유동이 0.1 리터/분 미만 또는 5 리터/분 초과일 수 있고, 물 유동이 0.1 밀리리터/분 미만 또는 5 밀리리터/분 초과일 수 있다.
일부 실시예에서, 전술한 생물막 파괴 및 세균 비활성화와 관련된 적용예가 다른 동작적인 매개변수를 포함할 수 있다. 특히, 예를 들어, 일부 실시예에서, 제1 레이저 방출이 약 1 W의 출력 파워를 가질 수 있고, 연속적인 모드에서 동작될 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 제2 레이저 방출이 약 2 W의 출력 파워를 포함할 수 있고, 펄스 모드에서 동작될 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 레이저 방출의 펄스 주파수가 약 5Hz일 수 있다. 일부 실시예에서, 제3 레이저 방출이, 유사하게, 연속적인 모드에서 동작되는 약 50 내지 약 1000 mW의 출력 파워를 포함할 수 있다. 이러한 변형예에서, 공기 유동 및 물 유동이 요구되지 않으며, 사용되지 않을 수 있을 것이다.
본 발명의 일부 실시예에서, 복수 레이저 에너지 공급원을 구동하는 전술한 순서(sequencing)가 제어 유닛(미도시)으로부터의 신호를 통해서 다양하게 실행될 수 있다. 제어 유닛이, 그러한 제어 방법을 실시하는 연관된 메모리 장치 상에 저장된 미리-프로그래밍된 명령어를 실행하는 범용 데이터 프로세서를 포함할 수 있을 것이다. 또한, 레이저 에너지 공급원을 구동하기 위한 명령어에 부가하여, 제어 유닛/데이터 프로세서가, 시술자로부터 구성 및 동작 입력을 수신할 수 있는 사용자 인터페이스 모듈을 위한 명령어를 더 포함할 수 있다. 단지 하나의 구동 순서 만이 도시되었으나, 소프트웨어-기반의 제어 시스템에서 허용되는 탄력성으로 인해서, 임의의 적합한 레이저 에너지 전달 순서로 대체될 수 있다. 다른 유형의 순서가, 특별한 외과 수술에 대해서 특이적(specific)일 수 있는 상이한 치료적 장점들을 위해서 이용될 수 있다. 제어 유닛은, 위험한 동작 조건을 검출할 때 (레이저 방출 종료까지 그리고 레이저 방출 종료를 포함하는) 적절한 응답을 격발(trigger)하는 여러 가지 센서로부터의 판독값을 측정하는 것으로 이해된다.
당업자는, 본 발명이 특별한 실시예 및 예와 관련하여 전술되었지만, 본 발명이 반드시 그렇게 제한되는 것이 아니고, 그러한 실시예, 예, 및 용도로부터의 수 많은 다른 실시예, 예, 용도, 수정예 및 변경예가 첨부된 청구항에 포함된다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 본원에서 인용된 각각의 특허 및 간행물의 전체 개시 내용이, 각각의 그러한 특허 또는 간행물이 본원에서 개별적으로 참조로 포함된 것과 같이, 참조로 포함된다. 본 발명의 여러 가지 특징 및 장점이 이하의 청구항에 기재되어 있다.

Claims (35)

  1. 복수의 레이저 공급원에 결합되도록 구성된 핸드피스를 포함하는 다중-파장 레이저 처리 장치로서, 상기 핸드피스가:
    출력 단부를 포함하는 방출 단부를 포함하는 주 본체;
    상기 주 본체 내에 적어도 부분적으로 배치되는 적어도 하나의 도파관으로서, 적어도 하나의 출력 방출 표면을 포함하고 상기 복수의 레이저 공급원에 의해서 생성되는 복수의 레이저 비임을 방출하도록 구성된, 적어도 하나의 도파관을 포함하고; 그리고
    상기 핸드피스가 제1 레이저 비임 및 제2 레이저 비임을 포함하는 집합적인 방출을 방출하도록 구성되며; 그리고
    상기 핸드피스가 집합적인 방출을 제1 스폿으로서 표면 상으로 투사하도록 구성되고, 상기 제1 스폿이 상기 핸드피스로부터 방출되는 제3 레이저 비임으로부터 형성된 제2 스폿과 적어도 부분적으로 중첩되는, 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방출 단부가 대체로 원통형인 구성을 포함하는, 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 도파관이 상기 방출 단부로부터 돌출하고 상기 주 본체로부터 멀리 연장되는 원위 단부 부분을 포함하는, 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 도파관이 대체로 원형의 횡단면을 가지는 중앙 도파관을 포함하고, 상기 원위 단부 부분이 상기 방출 단부의 중앙 부분에 의해서 형성된 축과 일치되는, 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 도파관이 상기 중앙 도파관을 적어도 부분적으로 둘러싸는 상기 주 본체 내에 배치된 적어도 하나의 주변 도파관을 포함하는, 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 주변 도파관이 상기 중앙 도파관의 외부 연부와 상기 주 본체의 외부 표면 사이에서 상기 주 본체 내에 배치되는, 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 도파관이 복수의 주변 도파관을 포함하고, 상기 중앙 도파관이 상기 복수의 주변 도파관과 동심적으로 배치되는, 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 주변 도파관이 실질적으로 균일하게 이격되는, 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 주변 도파관의 적어도 일부가 서로에 대해서 불균일하게 이격되는, 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 핸드피스가 상기 출력 단부의 외부 방출 표면으로부터 적어도 제1 및 제2 레이저 비임을 방출하도록 구성되는, 장치.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 핸드피스가 적어도 하나의 주변 도파관으로부터 적어도 제3 레이저 비임을 방출하도록 구성되는, 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 도파관이 광학적 윈도우를 포함하는, 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 광학적 윈도우가 상기 주 본체의 함몰부 내에 배치되는, 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 외부 방출 표면이 상기 방출 단부와 실질적으로 같은 높이이거나 상기 방출 단부와 연속적인, 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 핸드피스가 상기 광학적 윈도우를 통해서 적어도 3개의 레이저 비임을 방출하도록 구성되고, 상기 적어도 3개의 레이저 비임이 제1 및 제2 스폿을 형성하도록 구성되는, 장치.
  16. 표적 조직 장소의 레이저 처리를 위한 방법이며:
    상기 표적 조직 장소로 제1 레이저 방출을 인가하는 단계로서, 상기 제1 레이저 방출이 단독적으로 상기 표적 조직 장소에 미치는 제1 처리 효과를 가지는, 제1 레이저 방출을 인가하는 단계;
    상기 표적 조직 장소로 제2 레이저 방출을 인가하는 단계로서, 상기 제2 레이저 방출이, 상기 표적 조직 장소가 상기 제1 레이저 방출로부터의 제1 처리 효과를 받는, 상기 제1 레이저 방출을 인가하는 미리 결정된 시간 기간 내에 인가되는, 제2 레이저 방출을 인가하는 단계; 및
    상기 제1 레이저 방출과 동시적으로 상기 표적 조직 장소로 제3 레이저 방출을 인가하는 단계로서, 상기 제3 레이저 방출이 단독적으로 상기 표적 조직 장소에 미치는 제3 처리 효과를 가지는, 제3 레이저 방출을 인가하는 단계를 포함하고; 그리고
    상기 제1 레이저 방출, 상기 제2 레이저 방출, 및 상기 제3 레이저 방출의 각각이 비임 특성의 각각의 세트에 의해서 형성되고, 상기 비임 특성 중 하나가 공간적 프로파일이고, 상기 제1 레이저 방출의 제1 공간적 프로파일이 상기 제2 레이저 방출의 제2 공간적 프로파일과 실질적으로 동일하고, 상기 제3 레이저 방출의 제3 공간적 프로파일이 상기 제1 레이저 방출의 제1 공간적 프로파일 및 상기 제2 레이저 방출의 제2 공간적 프로파일 보다 큰, 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 레이저 방출, 상기 제2 레이저 방출, 및 상기 제3 레이저 방출의 각각의 비임 특성 중 적어도 다른 하나가 상이하고; 그리고
    상기 제1 레이저 방출, 상기 제2 레이저 방출, 및 상기 제3 레이저 방출이 제1 처리 효과, 제2 처리 효과, 및 제3 처리 효과와 상이한 상승 작용적 처리 효과를 가지며, 상기 제1 처리 효과, 제2 처리 효과, 및 제3 처리 효과가 서로에 의해서 비-선형적으로 향상되는, 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제1 레이저 방출, 상기 제2 레이저 방출, 및 상기 제3 레이저 방출이 조합되고 처리 장치의 단일 출력으로부터 방출되는, 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 비임 특성 중 하나가 비임 파장이고, 상기 제1 레이저 방출의 제1 비임 파장이 940 nm이고, 상기 제2 레이저 방출의 제2 비임 파장이 2.78 ㎛이며, 그리고 상기 제3 레이저 방출의 제3 비임 파장이 630 nm, 810 nm, 및 940 nm으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1 레이저 방출이 다이오드 레이저 공급원으로부터 생성되고; 그리고
    상기 제2 레이저 방출이 솔리드 스테이트 레이저 공급원으로부터 생성되는, 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 제3 레이저 방출이 다이오드 레이저 공급원으로부터 생성되는, 방법.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 제3 레이저 방출이 발광 다이오드(LED) 레이저 공급원으로부터 생성되는, 방법.
  23. 제19항에 있어서,
    상기 제1 처리 효과, 상기 제2 처리 효과, 및 상기 제3 처리 효과의 조합이 상처 변연 절제술, 세균 감소 및 생물-자극의 조합을 포함하는, 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 제1 레이저 방출이 약 9 W의 출력 파워를 가지고;
    상기 제2 레이저 방출이 약 10 W의 출력 파워를 가지며;
    상기 제3 레이저 방출이 50 mW 내지 1000 mW의 출력 파워를 가지는, 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 제2 레이저 방출이 약 15 Hz로 펄스화되는, 방법.
  26. 제23항에 있어서,
    상기 조직 장소로 공기 유동 및 물 유동을 인가하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 공기 유동이 0.1 내지 5 리터/분이고; 그리고
    상기 물 유동이 0.1 내지 5.0 밀리리터/분인, 방법.
  28. 제19항에 있어서,
    상기 제1 처리 효과, 상기 제2 처리 효과, 및 상기 제3 처리 효과의 조합이 조직 절제, 응고, 및 생물-자극의 조합을 포함하는, 방법.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 제1 레이저 방출이 약 10 W의 출력 파워를 가지고;
    상기 제2 레이저 방출이 약 10 W의 출력 파워를 가지며; 그리고
    상기 제3 레이저 방출이 50 mW 내지 1000 mW의 출력 파워를 가지는, 방법.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 제2 레이저 방출이 약 20Hz로 펄스화되는, 방법.
  31. 제28항에 있어서,
    상기 조직 장소로 공기 유동 및 물 유동을 인가하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 공기 유동이 0.1 내지 5 리터/분이고; 그리고
    상기 물 유동이 0.1 내지 5.0 밀리리터/분인, 방법.
  33. 제19항에 있어서,
    상기 제1 처리 효과, 상기 제2 처리 효과, 및 상기 제3 처리 효과의 조합이 생물막 파괴 및 세균 비활성화의 조합을 포함하는, 방법.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 제1 레이저 방출이 약 1 W의 출력 파워를 가지고;
    상기 제2 레이저 방출이 약 2 W의 출력 파워를 가지며; 그리고
    상기 제3 레이저 방출이 50 mW 내지 1000 mW의 출력 파워를 가지는, 방법.
  35. 제29항에 있어서,
    상기 제2 레이저 방출이 약 5Hz로 펄스화되는, 방법.
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