KR20170073301A - 레이저 투사 핸드피스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 예컨대, 피부 치료, 내시경 수술 등의 의료 분야에서 정교한 수작업을 하는데 사용되는 레이저 투사 핸드피스가 개시된다. 개시된 레이저 투사 핸드피스는, 렌즈를 지지하는 렌즈 지지 경통, 렌즈 지지 경통을 에워싸며 회전에 의하여 렌즈를 렌즈 지지 경통의 길이 방향으로 직선 이동시키는 것으로, 외주면에 자신의 회전 각도를 식별하기 위한 복수의 패턴(pattern)이 형성된 회전 경통, 회전 경통의 외주면 상의 미리 지정된 지점을 검사(檢査)하도록 고정되고, 회전 경통이 회전함에 따라 미리 지정된 지점에서 복수의 패턴의 존재 유무(有無)를 감지하는 복수의 센서(sensor), 복수의 센서가 탑재된 것으로, 복수의 센서를 제어하는 회로가 형성된 센서 탑재 PCB(printed circuit board),
및 상기 센서 탑재 PCB와 상기 관절 암을 전기적으로 연결하는 것으로, 상기 복수의 센서에 전력을 공급하는 하나의 파워 전선과, 상기 복수의 센서의 감지 신호를 상기 관절 암 측으로 전송하는 하나의 감지 신호 전선을 포함하는 케이블(cable)을 구비한다. 상기 감지 신호 전선은 상기 복수의 센서의 개수에 무관하게 하나만 구비된다.

Description

레이저 투사 핸드피스{Laser projecting handpiece}

본 발명은 예컨대, 피부 치료, 내시경 수술 등의 의료 분야에서 정교한 수작업을 하는데 사용되는 레이저 투사 핸드피스에 관한 것이다.

의료 분야에서는 전통적으로 치과 기공이나 치과 치료 분야에서 핸드피스가 주로 이용되고 있고, 레이저빔(laser beam)을 이용한 치료나 수술이 발달함에 따라 피부 치료, 내시경 수술 등의 분야로 핸드피스의 사용 분야가 확대되고 있다. 레이저 투사 핸드피스는 그 내부에 렌즈(lens)를 구비하며, 핸드피스 내부에서 렌즈의 위치를 변경함에 의해 치료 부위에 조사되는 레이저빔의 직경을 조절할 수 있도록 구성된다.

대한민국 공개특허공보 제10-2015-0068861호에 개시된 레이저 투사 핸드피스는 회전 경통을 회전시키면 렌즈가 렌즈 지지 경통의 내부에서 전진 또는 후진하여 레이저빔의 직경이 조절되도록 구성된다. 상기 핸드피스는 도트 패턴(dot pattern)과 이를 감지하는 복수의 센서를 이용하여 회전 경통의 회전 각도를 감지하고, 그 감지 신호를 이용하여 렌즈의 위치 및 치료 부위에 조사되는 레이저빔의 직경을 계산하도록 구성되어 있다.

복수의 센서의 감지 신호는 케이블(cable)을 통해 유선(有線)으로 핸드피스가 탑재된 레이저빔 치료기기(미도시)의 관절 암(jointed arm)으로 전달된다. 그런데, 상기 감지 신호를 전달하기 위한 감지 신호 전선의 개수가 상기 센서의 개수와 정비례하여 상기 케이블이 굵어지게 된다. 따라서, 케이블이 쉽게 휘어지지 않아 핸드피스를 잡고 자유롭게 조작하기 불편하고, 케이블 내부의 전선들 간에 꼬임이나 단선이 발생할 수도 있고, 무거워지고, 제조 비용도 증가한다.

대한민국 공개특허공보 제10-2015-0068861호

본 발명은, 회전 경통을 회전시켜 렌즈를 전진 또는 후진시킴으로써 투사되는 레이저빔의 직경을 조절하는 레이저 투사 핸드피스로서, 핸드피스와 관절 암 사이의 감지 신호 전선의 개수를 줄여 상기 감지 신호 전선을 포함하는 케이블을 얇게 하는 레이저 투사 핸드피스를 제공한다.

관절 암(jointed arm)에 연결되는 펜(pen) 형상의 기구로서, 상기 관절 암을 통하여 진입한 레이저빔(laser beam)을 전방으로 투사하는 레이저 투사 핸드피스에 있어서, 렌즈를 지지하는 렌즈 지지 경통, 상기 렌즈 지지 경통을 에워싸며 회전에 의하여 상기 렌즈를 상기 렌즈 지지 경통의 길이 방향으로 직선 이동시키는 것으로, 외주면에 자신의 회전 각도를 식별하기 위한 복수의 패턴(pattern)이 형성된 회전 경통, 상기 회전 경통의 외주면 상의 미리 지정된 지점을 검사(檢査)하도록 고정되고, 상기 회전 경통이 회전함에 따라 상기 미리 지정된 지점에서 상기 복수의 패턴의 존재 유무(有無)를 감지하는 복수의 센서(sensor), 상기 복수의 센서가 탑재되는 것으로, 상기 복수의 센서를 제어하는 회로가 형성된 센서 탑재 PCB(printed circuit board), 및 상기 센서 탑재 PCB와 상기 관절 암을 전기적으로 연결하는 것으로, 상기 복수의 센서에 전력을 공급하는 하나의 파워 전선과, 상기 복수의 센서의 감지 신호를 상기 관절 암 측으로 전송하는 하나의 감지 신호 전선을 포함하는 케이블(cable)을 구비하고, 상기 감지 신호 전선은 상기 복수의 센서의 개수에 무관하게 하나만 구비되는 레이저 투사 핸드피스를 제공한다.

상기 센서 탑재 PCB에 형성된 회로는, 상기 복수의 센서에서 감지된 아날로그 신호(analog signal)를 미리 정해진 통신 프로토콜(protocol)에 따라 펄스 형태로 변환하고 하나로 합쳐 상기 하나의 감지 신호 전선을 통해 전송하는 엔코딩부(encoding portion)을 포함할 수 있다.

상기 케이블은 상기 센서 탑재 PCB를 접지(接地)시키는 하나의 접지 전선을 포함할 수 있다.

상기 복수의 패턴 각각은, 상기 회전 경통의 외주 방향으로 연장되며 상기 회전 경통의 길이 방향으로 서로 이격되게 가상으로 배열된 복수의 검사 라인(line)을 따라 음각(陰刻) 또는 양각(陽刻)되어 띠(band) 형상으로 연장될 수 있다.

상기 복수의 센서는 상기 복수의 검사 라인을 하나씩 검사하도록 상기 복수의 검사 라인의 개수와 동수(同數)로 구비되고, 상기 센서는 상기 회전 경통의 외주면과 상기 센서 사이의 거리 차이에 기초하여 감지 신호를 생성하는 갭 센서(gap sensor)일 수 있다.

본 발명의 레이저 투사 핸드피스는, 상기 렌즈 지지 경통의 외주면에 끼워져 상기 렌즈 지지 경통의 길이 방향으로 이동 가능한 내측 링(ring)을 포함하는 록킹 부재(locking member)를 더 구비하고, 상기 회전 경통은 상기 렌즈 지지 경통의 길이 방향을 따라 연장된 축선(軸線)을 중심으로 회전 가능하고, 상기 렌즈는 파이프(pipe) 형상의 상기 렌즈 지지 경통 내부에 삽입되어 상기 회전 경통의 회전 각도에 대응되게 상기 렌즈 지지 경통의 길이 방향으로 이동하고, 상기 내측 링, 및 상기 내측 링과 마주보는 상기 회전 경통의 단부 중 하나는 돌출된 록킹 핀(locking pin)을 구비하고, 다른 하나에는 상기 축선을 중심으로 하는 동심원 상에 이격되게 배열된 복수의 핀 삽입 홈(groove)이 형성되어, 상기 내측 링이 상기 회전 경통의 단부 측으로 이동하여 상기 록킹 핀이 상기 복수의 핀 삽입 홈 중의 하나에 삽입되면 상기 회전 경통이 회전하지 않게 록킹(locking)될 수 있다.

상기 록킹 부재는, 상기 내측 링이 상기 회전 경통의 단부 측으로 이동하는 방향으로 탄성 바이어스(elastic bias)될 수 있다.

본 발명의 레이저 투사 핸드피스는, 센서의 개수에 무관하게 센서의 감지 신호를 관절 암 측으로 전송하는 감지 신호 전선의 개수가 하나만 구비된다. 따라서, 상기 감지 신호 전선을 포함하는 케이블을 쉽게 휘어지도록 얇게 형성할 수 있다. 그러므로, 사용자가 핸드피스를 잡고 자유롭게 조작하기 쉽고, 제조 비용이 절감되고, 케이블이 가벼워진다. 또한, 케이블 내부의 전선들 간에 꼬임이나 단선이 발생하지 않게 된다.

또한 본 발명의 핸드피스는, 복수의 패턴의 유무를 감지하는 복수의 센서를 이용하여 렌즈의 현재 위치를 실시간으로 정확하게 감지할 수 있으며, 이를 이용하여 치료 부위에 조사되는 레이저빔의 직경을 실시간으로 정확하게 파악할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 투사 핸드피스와 이를 구비하는 레이저빔 치료기기를 도시한 사시도이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 레이저 투사 핸드피스의 분해 사시도로서, 도 2는 전방에서 본 도면이고, 도 3은 후방에서 본 도면이다.
도 4 및 도 5는 도 1의 레이저 투사 핸드피스의 단면도로서, 도 4는 록킹 부재(locking member)에 의해 회전 경통이 록킹된 상태를 도시한 도면이고, 도 5는 록킹 부재에 의한 회전 경통의 록킹이 해제된 상태를 도시한 도면이다.
도 6 및 도 7은 도 4 및 도 5의 회전 경통, 록킹 부재, 및 스토퍼 링을 도시한 분해 사시도로서, 도 6은 전방에서 본 도면이고, 도 7은 후방에서 본 도면이다.
도 8은 도 2 및 도 3에 도시된 제1 내지 제4 패턴을 이용하여 회전 경통의 회전 각도를 감지하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 1 내지 도 3의 케이블 내부의 전선의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 10은 엔코딩부에 의해 변환되어 감지 신호 전선을 통해 전송되는 펄스 신호의 유형을 회전 경통의 회전 각도에 따라 구분하여 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 레이저 투사 핸드피스의 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 레이저 투사 핸드피스를 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 투사 핸드피스와 이를 구비하는 레이저빔 치료기기를 도시한 사시도이고, 도 2 및 도 3은 도 1의 레이저 투사 핸드피스의 분해 사시도로서, 도 2는 전방에서 본 도면이고, 도 3은 후방에서 본 도면이고, 도 4 및 도 5는 도 1의 레이저 투사 핸드피스의 단면도로서, 도 4는 록킹 부재(locking member)에 의해 회전 경통이 록킹된 상태를 도시한 도면이고, 도 5는 록킹 부재에 의한 회전 경통의 록킹이 해제된 상태를 도시한 도면이고, 도 6 및 도 7은 도 4 및 도 5의 회전 경통, 록킹 부재, 및 스토퍼 링을 도시한 분해 사시도로서, 도 6은 전방에서 본 도면이고, 도 7은 후방에서 본 도면이다. 도 1 내지 도 7을 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 투사 핸드피스(10)는 손으로 쥘 수 있는 펜(pen) 형상의 기구로서, 렌즈 지지 경통(20), 회전 경통(40), 록킹 부재(30), 렌즈 홀더(17), 렌즈(19), 전방 연결 부재(15), 노즐 부재(11), 센서 지지 부재(56), 및 후방 고정 부재(63)를 구비한다.

핸드피스(10)는 레이저 치료기기(1)의 일 부분이다. 구체적으로, 레이저 치료기기(1)는 상기 핸드피스(10)와, 상기 핸드피스(10)를 지지하는 관절 암(jointed arm)(2)과, 레이저빔(laser beam)을 발하는 광원인 레이저 다이오드(9)와, 프로세서(processor)(미도시)와, 디스플레이 패널(미도시)를 구비한다. 상기 관절 암(2)의 일 측 단부에 핸드피스(10)가 연결된다. 레이저 다이오드(9)는 관절 암(2)의 기둥 내부에 삽입 배치될 수 있다. 상기 레이저 다이오드(9)에서 발(發)한 레이저빔은 관절 암(2)의 복수의 관(管)형 부재들을 차례로 통과하여 핸드피스(10)의 후방으로 진입하고, 축선(CL)을 따라 진행하여 핸드피스(10)의 전방으로 투사된다.

렌즈 지지 경통(20)은 파이프(pipe) 형상의 부재이며, 전방에 상대적으로 내경이 큰 전방 파이프(21)를 구비하고, 후방에 상대적으로 내경이 작은 후방 파이프(25)를 구비한다. 전방 파이프(21)와 후방 파이프(25)는 일체로 형성되고, 전방 파이프(21)에는 외주 벽을 관통하며 나선형으로 연장된 나선 슬롯(slot)이 형성되어 있다.

회전 경통(40)은 일렬로 연장되며 일체로 형성된 다이얼 파이프(dial pipe)(41)와 패턴 파이프(pattern pipe)(45)를 구비한다. 다이얼 파이프(41)는 렌즈 지지 경통(20)의 전방 파이프(19)를 에워싸며, 렌즈 지지 경통(20)의 길이 방향, 즉 Z축과 평행한 방향으로 연장된 축선(軸線)(CL)을 기준으로 시계 및 반시계 방향으로 회전 가능하다. 패턴 파이프(30)는 후방 파이프(25)를 에워싸며, 외주면에 4개의 서로 다른 제1 내지 제4 패턴(pattern)(46, 47, 48, 49)이 형성되어 있다. 핸드피스(10)의 사용자는 상기 회전 경통(40)의 다이얼 파이프(41)를 손으로 쥐고 돌림으로써 패턴 파이프(45)를 함께 회전시킬 수 있다.

렌즈(19)는 렌즈 지지 경통(20) 내부에 삽입 지지되고, 회전 경통(40)의 회전 방향 및 회전 각도에 따라 렌즈 지지 경통(20)의 길이 방향으로 이동한다. 렌즈 지지 경통(20) 내에서 렌즈(19)의 위치 이동에 따라 치료 부위에 조사되는 레이저빔의 직경이 조절된다. 구체적으로 렌즈(19)는 파이프(pipe) 형상 또는 링(ring) 형상의 렌즈 홀더(holder)(17) 내부에 고정 지지되고, 렌즈 홀더(17)는 방사(radial) 방향으로 돌출된 하나의 끼움 돌기(18)를 구비한다. 렌즈(19)를 지지하는 렌즈 홀더(17)는 전방 파이프(21) 내부에 삽입 장착되고, 상기 끼움 돌기(18)는 나선 슬롯(22)을 관통하여 전방 파이프(21)의 바깥으로 돌출된다.

한편, 회전 경통(40)의 다이얼 파이프(41)의 내주면에는 회전 경통(40)의 길이 방향으로 연장된 하나의 돌기 수용 그루브(groove)(42)가 형성되며, 상기 끼움 돌기(18)의 말단부는 상기 돌기 수용 그루브(42)에 수용된다. 이와 같은 구성으로 사용자가 회전 경통(40)의 다이얼 파이프(41)를 쥐고 돌리면, 렌즈 지지 경통(20)은 회전하지 않으므로 끼움 돌기(18)가 돌기 수용 그루브(42)와 나선 슬롯(22)에 함께 구속되어 렌즈 지지 경통(20)의 전방 파이프(21) 내에서 앞 또는 뒤로 이동한다. 렌즈(19)를 지지하는 렌즈 홀더(17)의 이동 방향과 이동량은 회전 경통(40)의 회전 방향과 회전량에 따라 달라진다.

한편, 렌즈 지지 경통(20)의 전단부에는 전방 연결 부재(15)가 고정 결합되고, 전방 연결 부재(15)의 전단부에는 단면이 좁아지게 테이퍼(taper)진 노즐 부재(11)가 고정 결합된다. 노즐 부재(11)의 전방으로 레이저빔이 투사된다. 노즐 부재(11) 전단부에는 레이저빔과 치료 부위 간의 안전 거리를 유지하기 위한 안전 가이드(13)가 마련된다. 도면에 도시되진 않았으나, 렌즈 지지 경통(21)의 전단부 또는 전방 연결 부재(15)에 치료 부위에 조사되는 레이저빔의 직경을 조절하기 위해 추가적인 렌즈가 고정 지지될 수도 있다.

록킹 부재(locking member)(30)는 회전 경통(40)의 전방에, 회전 경통(40)과 노즐 부재(11) 사이에 배치되는 부재로서, 내주면에서 내측으로 돌출된 내측 링(ring)(33)을 구비한다. 상기 내측 링(33)은 렌즈 지지 경통(20)의 전방 파이프(21) 전단부 외주면에 끼워져 렌즈 지지 경통(20)의 길이 방향으로 이동 가능하게 구성된다. 렌즈 지지 경통(21)의 전단부에는 전방 파이프(21)의 외주면에 끼워지고 볼트(bolt) 체결되어 상기 전방 파이프(21)에 고정된 스토퍼 링(stopper ring)(27)이 구비된다.

록킹 부재(30)의 내측 링(33)은 상기 회전 경통(40)의 다이얼 파이프(41)의 전단과 상기 스토퍼 링(27) 사이에서 전후방으로 이동 가능하다. 부연하면, 사용자가 록킹 부재(30)를 잡고 후방으로, 즉 Y축 음(-)의 방향과 평행하게 당기면, 내측 링(33)의 배면(35)이 상기 다이얼 파이프(41)의 전단에 부딪쳐 멈출 때까지 록킹 부재(30)가 후방으로 이동 가능하다. 또한, 사용자가 록킹 부재(30)를 잡고 전방으로, 즉 Y축 양(+)의 방향과 평행하게 밀면, 내측 링(33)의 전면(34)이 상기 스토퍼 링(27)의 배면에 부딪쳐 멈출 때까지 록킹 부재(30)가 전방으로 이동 가능하다.

스토퍼 링(27)의 배면(背面)에는 후방으로 돌출되어 축선(CL)과 평행하게 연장되며 스토퍼 링(27)에 고정된 가이드 핀(guide pin)(29)이 구비된다. 상기 내측 링(33)의 전면(前面)(34)에는 가이드 핀 연결 통공(38)이 형성되며, 상기 가이드 핀(29)이 상기 가이드 핀 연결 통공(38)에 끼워진다. 내측 링(33)의 전후방 이동 범위 내에서 상기 가이드 핀(29)은 상기 가이드 핀 연결 통공(38)에 끼워진 상태로 유지된다. 따라서, 상기 내측 링(33)을 포함하는 록킹 부재(30)는 축선(CL)과 평행한 방향으로만 이동 가능하고, 축선(CL)을 중심으로 회전하지는 않게 된다.

회전 경통(40)은 다이얼 파이프(41)의 전단에 축선(CL)과 평행하게 전방으로 돌출된 록킹 핀(locking pin)(44)을 구비한다. 상기 다이얼 파이프(41)의 전단을 마주보는 내측 링(33)의 배면(35)에는 축선(CL)을 중심으로 하는 동심원 상에 등각도 간격으로 이격되게 배열된 복수의 핀 삽입 홈(groove)(36)이 형성된다. 상기 복수의 핀 삽입 홈(36)은 내측 링(33)의 배면(35)에만 개구(開口)가 형성되고 내측 링(33)의 전면(34)에는 개구가 없이 막혀 있도록 구성된다. 도면에 도시된 실시예에서, 복수의 핀 삽입 홈(36)은 9개가 구비되고, 축선(CL)을 중심으로 30°간격으로 이격되게 배열된다. 그러나, 본 발명에서 핀 삽입 홈(36)의 개수와 핀 삽입 홈(36) 간의 각도 간격이 상기 9개 및 30°에 한정된 것은 아니다.

도 5에 도시된 바와 같이 록킹 부재(30)의 내측 링(33)이 다이얼 파이프(41)의 전단에서 이격되고 회전 경통(40)의 스토퍼 링(27)에 가깝게 접근된 상태에서 회전 경통(40)을 사용자의 의도에 맞게 적절한 각도로 회전시켜 레이저빔의 초점을 조절하고 록킹 핀(44)과 상기 복수의 핀 삽입 홈(36) 중의 하나를 정렬한 다음, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 내측 링(33)을 상기 다이얼 파이프(41)의 전단에 접촉되도록 후퇴시키면 상기 록킹 핀(44)이 상기 정렬된 핀 삽입 홈(36)에 삽입된다. 상기 내측 링(33)은 스토퍼 링(27)에서 돌출된 가이드 핀(29)에 연결되어 있으므로 축선(CL)을 중심으로 회전할 수 없고, 핀 삽입 홈(36)에 삽입된 록킹 핀(44)에 의해 록킹 부재(30)와 연계된 회전 경통(40)도 회전하지 않게 록킹(locking)된다.

핸드피스(10)를 통해 투사되는 레이저빔의 직경을 다시 변경하고 싶은 경우에는, 도 5에 도시된 바와 같이 록킹 핀(44)이 핀 삽입 홈(36)에서 이탈되도록 록킹 부재(30)를 전진시키고 회전 경통(40)을 축선(CL)을 중심으로 다시 회전시키면 된다. 스토퍼 링(27)과 록킹 부재(30)의 내측 링(33) 사이에는 스프링(39)이 개재되어, 록킹 부재(30)는 상기 내측 링(33)이 회전 경통(40)의 전단부로 이동하는 방향으로 탄성 바이어스(elastic bias)된다. 따라서, 사용자가 회전 경통(40)의 회전 각도를 변경하고자 하면, 록킹 부재(30)를 잡고 축선(CL)을 따라 전방, 즉 노즐 부재(11)를 향한 방향으로 밀고, 회전 경통(40)을 회전시키고, 록킹 핀(44)과 복수의 핀 삽입 홈(36) 중의 하나가 일렬로 정렬된 때 록킹 부재(30)를 밀던 힘을 빼면 록킹 부재(30)가 회전 경통(40)의 전단부로 이동하여 상기 정렬된 핀 삽입 홈(36)에 상기 록킹 핀(44)이 끼워지면서 회전 경통(40)이 변경된 회전 각도로 고정된다.

한편, 도 1 내지 도 7에는 회전 경통(40)에 록킹 핀(44)이 구비되고 록킹 부재(30)의 내측 링(33)에 복수의 핀 삽입 홈(36)이 형성된 핸드피스(10)가 개시되고 있으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 록킹 부재의 내측 링에 돌출된 록킹 핀이 구비되고, 회전 경통에 복수의 핀 삽입 홈이 형성된 핸드피스도 본 발명에 해당된다.

센서 지지 부재(56)는 회전 경통(40)의 패턴 파이프(45)를 에워싼다. 후방 고정 부재(63)는 렌즈 지지 경통(20)의 후방 파이프(25)의 후단부에 복수의 체결 볼트(bolt)(미도시)에 의해 고정 결합된다. 참조번호 '65'는 후방 고정 부재(63)와 후방 파이프(25)을 체결하는 체결 볼트가 삽입되는 볼트 체결공이다. 센서 지지 부재(56)는 복수의 체결 볼트(68)에 의해 후방 고정 부재(63)와 고정 결합된다. 참조번호 '59'는 상기 체결 볼트(68)가 관통하도록 센서 지지 부재(56)에 형성된 볼트 체결 통공이고, 참조번호 '66'은 상기 체결 볼트(68)가 삽입되도록 후방 고정 부재(63)에 형성된 볼트 체결공이다. 이와 같은 연결 구조에 의해 센서 지지 부재(56), 후방 고정 부재(63), 전방 연결 부재(15), 및 노즐 부재(11)는 렌즈 지지 경통(20)과 같이 축선(CL)에 대해 회전하지 않게 고정되며, 회전 경통(40)만 축선(CL)에 대해 회전 가능하고, 록킹 부재(30)는 축선(CL)과 평행한 방향으로 전진 및 후진 가능하다.

도 8은 도 2 및 도 3에 도시된 제1 내지 제4 패턴을 이용하여 회전 경통의 회전 각도를 감지하는 방식을 설명하기 위한 도면이다. 도 2 내지 도 5, 및 도 8을 함께 참조하면, 레이저 투사 핸드피스(10)는 렌즈 지지 경통(20) 내부에서 축선(CL)과 평행하게 이동하는 렌즈(19)의 위치를 감지하는 수단을 구비한다. 상기 렌즈(19) 위치 감지 수단은 패턴 파이프(45)의 외주면에 회전 경통(40)의 회전 각도를 식별하기 위해 형성된 4개의 패턴(pattern)(46, 47, 48, 49)과, 패턴 파이프(45)의 외주면 상의 미리 지정된 지점을 검사하도록 고정되고, 회전 경통(40)이 회전함에 따라 상기 미리 지정된 지점에서 상기 복수의 패턴(46, 47, 48, 49)의 존재 유무(有無)를 감지하는 4개의 갭 센서(gap sensor)(51, 52, 53, 54)를 구비한다.

상기 제1 내지 제4 패턴(46, 47, 48, 49)은 각각 패턴 파이프(45)의 외주 방향으로 연장되며 패턴 파이프(45)의 길이 방향, 즉 축선(CL) 방향으로 서로 이격되게 가상으로 배열된 제1 내지 제4 검사 라인(line)(i)(ii)(iii)(iv)을 따라 음각(陰刻)되어 동일한 폭을 가진 띠(band) 형상으로 연장된다. 상기 제1 내지 제4 패턴(46, 47, 48, 49)은 상기 제1 내지 제4 검사 라인(line)(i)(ii)(iii)(iv)을 따라 서로 다른 길이로 연장될 수 있다. 또는, 상기 제1 내지 제4 패턴의 시작과 끝이 축선(CL)을 중심으로 서로 다른 각도 위치에 배치될 수 있다. 제1 내지 제4 검사 라인(line)(i)(ii)(iii)(iv) 중에서 서로 다른 검사 라인에 속한 패턴, 즉 제1 내지 제4 패턴(46, 47, 48, 49)은 패턴 파이프(45)의 길이 방향으로 서로 이격된다. 한편, 도 2 내지 도 5에서 상기 4개의 패턴(46, 47, 48, 49)은 패턴 파이프(45)의 외주면에서 내측으로 음각 형성되어 있으나, 본 발명이 이에 한정되지는 않으며 양각 형성될 수도 있다.

제1 내지 제4 갭 센서(51, 52, 53, 54)는 센서 탑재 PCB(50)에 탑재되고, 패턴 파이프(45)의 외주면과 자신과의 거리 차이에 기초하여 감지 신호를 생성한다. 센서 지지 부재(56)의 외주면 일 측에 형성된 개방면(57)를 통해 제1 내지 제4 갭 센서(51, 52, 53, 54)는 패턴 파이프(45) 외주면 상의 특정된 지점을 검사하게 된다. 구체적으로, 제1 갭 센서(51)는 패턴 파이프(45)에서 상기 제1 검사 라인(i)을 담당하여 검사하고, 제2 갭 센서(52)는 패턴 파이프(45)에서 상기 제2 검사 라인(ii)을 담당하여 검사하고, 제3 갭 센서(53)는 패턴 파이프(45)에서 상기 제3 검사 라인(iii)을 담당하여 검사하며, 제4 갭 센서(54)는 패턴 파이프(45)에서 상기 제4 검사 라인(iv)을 담당하여 검사한다.

패턴 파이프(45)의 외주면에서 음각된 띠 형상의 제1 내지 제4 패턴(46, 47, 48, 49)이 있는 영역과 상기 패턴(46, 47, 48, 49)이 없는 영역은 대략 0.2 내지 2mm 정도의 높이 차이가 형성된다. 제1 내지 제4 갭 센서(51, 52, 53, 54)는 상기 높이 차이에 기초하여 상기 패턴(46, 47, 48, 49)이 있는 영역과 상기 패턴(46, 47, 48, 49)이 없는 영역을 다르게 감지하여 구별되는 감지 신호를 생성한다. 부연하면, 갭 센서(51, 52, 53, 54)가 패턴 파이프(45) 외주면에서 음각된 패턴(46, 47, 48, 49)이 있는 영역을 마주보는 경우보다, 갭 센서(51, 52, 53, 54)가 음각된 패턴(46, 47, 48, 49)이 없는 영역을 마주보는 경우에 갭 센서(51, 52, 53, 54)와 패턴 파이프(45) 외주면 사이의 간격이 더 가까우므로, 예컨대, 전자(前者)의 경우 '1'이라는 디지털 신호가 생성되고, 후자(後者)의 경우 '0'이라는 디지털 신호가 생성된다. 이에 따라, 회전 경통(40), 즉 패턴 파이프(45)의 회전 각도에 따라 제1 내지 제4 갭 센서(51, 52, 53, 54)에 의해 감지된 제1 내지 제4 패턴(46, 47, 48, 49) 존재 유무의 조합이 변경된다.

도 8의 예를 통해 구체적으로 설명하면, 제1 검사 라인(i)을 따라 형성된 제1 패턴(46)은 상기 회전 경통(40)의 회전 각도 180°를 포함하지 않고 210° 내지 240°를 포함하는 범위의 띠를 구비한다. 제2 검사 라인(ii)을 따라 형성된 제2 패턴(47)은 상기 회전 경통(40)의 회전 각도 60°를 포함하지 않고 90° 내지 240°를 포함하는 범위의 띠를 구비한다. 제3 검사 라인(iii)을 따라 형성된 제3 패턴(48)은 상기 회전 경통(40)의 회전 각도 0°를 포함하지 않고 30° 내지 90°를 포함하며 120°를 포함하지 않는 범위의 띠와, 상기 회전 각도 180° 내지 240°를 포함하는 띠를 구비한다. 제4 검사 라인(iv)을 따라 형성된 제4 패턴(49)은 상기 회전 경통(40)의 회전 각도 0° 내지 30°를 포함하고 60°를 포함하지 않는 범위의 띠(band)와, 상기 회전 각도 150° 내지 210°를 포함하고 240°를 포함하지 않는 범위의 띠를 구비한다. 상기 제1 내지 제4 패턴(46, 47, 48, 49)이 형성된 회전 경통(40)을 회전시키면 제1 내지 제4 갭 센서(51, 52, 53, 54)가 감지할 수 있는 감지 신호의 조합이 대략 회전 각도 30° 간격으로 그레이 코드(gray code)를 따라 변경된다.

제1 내지 제4 패턴(46, 47, 48, 49) 중 제4 패턴(49)이 제4 갭 센서(54)와 마주보게 되고 록킹 핀(44)이 복수의 핀 삽입 홈(36) 중의 하나에 끼워질 수 있는 회전 경통(40)의 위치를 회전 각도 0°의 기준 위치라 정하면, 이 때 제1 내지 제4 갭 센서(51, 52, 53, 54)에서 생성되는 감지 신호의 조합은 (0, 0, 0, 1) 이다. 그리고, 회전 경통(40)을 축선(CL)을 기준으로 반시계 방향으로 30° 만큼 회전시키면 회전 경통(40)은 회전 각도 30°에 위치하고, 록킹 핀(44)이 복수의 핀 삽입 홈(36) 중 다른 하나에 다시 끼워질 수 있게 된다. 이때, 제3 및 제4 패턴(48, 49)이 제3 및 제4 갭 선서(53, 54)와 마주보게 되어 제1 내지 제4 갭 센서(51, 52, 53, 54)에서 생성되는 감지 신호의 조합은 (0, 0, 1, 1) 이 된다.

그리고, 다시 회전 경통(40)을 축선(CL)을 기준으로 반시계 방향으로 30° 만큼 더 회전시키면 회전 경통(40)은 회전 각도 60°에 위치하고, 록킹 핀(44)이 복수의 핀 삽입 홈(36) 중 다른 하나에 다시 끼워질 수 있게 된다. 이때, 제3 패턴(48)이 제3 갭 선서(53)와 마주보게 되어, 제1 내지 제4 갭 센서(51, 52, 53, 54)에서 생성되는 감지 신호의 조합은 (0, 0, 1, 0) 이 된다. 그리고, 다시 회전 경통(40)을 축선(CL)을 기준으로 반시계 방향으로 30° 만큼 더 회전시키면 회전 경통(40)은 회전 각도 90°에 위치하고, 록킹 핀(44)이 복수의 핀 삽입 홈(36) 중 다른 하나에 다시 끼워질 수 있게 된다. 이때, 제2 및 제3 패턴(47, 48)이 제2 및 제3 갭 선서(52, 53)와 마주보게 되어, 제1 내지 제4 갭 센서(51, 52, 53, 54)에서 생성되는 감지 신호의 조합은 (0, 1, 1, 0) 이 된다.

그리고, 다시 회전 경통(40)을 축선(CL)을 기준으로 반시계 방향으로 30° 만큼 더 회전시키면 회전 경통(40)은 회전 각도 120°에 위치하고, 록킹 핀(44)이 복수의 핀 삽입 홈(36) 중 다른 하나에 다시 끼워질 수 있게 된다. 이때, 제2 패턴(47)이 제2 갭 선서(52)와 마주보게 되어, 제1 내지 제4 갭 센서(51, 52, 53, 54)에서 생성되는 감지 신호의 조합은 (0, 1, 0, 0) 이 된다. 그리고, 다시 회전 경통(40)을 축선(CL)을 기준으로 반시계 방향으로 30° 만큼 더 회전시키면 회전 경통(40)은 회전 각도 150°에 위치하고, 록킹 핀(44)이 복수의 핀 삽입 홈(36) 중 다른 하나에 다시 끼워질 수 있게 된다. 이때, 제2 및 제4 패턴(47, 49)이 제2 및 제4 갭 선서(52, 54)와 마주보게 되어, 제1 내지 제4 갭 센서(51, 52, 53, 54)에서 생성되는 감지 신호의 조합은 (0, 1, 0, 1) 이 된다.

그리고, 다시 회전 경통(40)을 축선(CL)을 기준으로 반시계 방향으로 30° 만큼 더 회전시키면 회전 경통(40)은 회전 각도 180°에 위치하고, 록킹 핀(44)이 복수의 핀 삽입 홈(36) 중 다른 하나에 다시 끼워질 수 있게 된다. 이때, 제2 내지 제4 패턴(47, 48, 49)이 제2 내지 제4 갭 선서(52, 53, 54)와 마주보게 되어, 제1 내지 제4 갭 센서(51, 52, 53, 54)에서 생성되는 감지 신호의 조합은 (0, 1, 1, 1) 이 된다. 그리고, 다시 회전 경통(40)을 축선(CL)을 기준으로 반시계 방향으로 30° 만큼 더 회전시키면 회전 경통(40)은 회전 각도 210°에 위치하고, 록킹 핀(44)이 복수의 핀 삽입 홈(36) 중 다른 하나에 다시 끼워질 수 있게 된다. 이때, 제1 내지 제4 패턴(46, 47, 48, 49)이 제1 내지 제4 갭 선서(51, 52, 53, 54)와 마주보게 되어, 제1 내지 제4 갭 센서(51, 52, 53, 54)에서 생성되는 감지 신호의 조합은 (1, 1, 1, 1) 이 된다.

그리고, 다시 회전 경통(40)을 축선(CL)을 기준으로 반시계 방향으로 30° 만큼 더 회전시키면 회전 경통(40)은 회전 각도 240°에 위치하고, 록킹 핀(44)이 복수의 핀 삽입 홈(36) 중 다른 하나에 다시 끼워질 수 있게 된다. 이때, 제1 내지 제3 패턴(46, 47, 48)이 제1 내지 제3 갭 선서(51, 52, 53)와 마주보게 되어, 제1 내지 제4 갭 센서(51, 52, 53, 54)에서 생성되는 감지 신호의 조합은 (1, 1, 1, 0) 이 된다.

한편, 나선 슬롯(22)의 길이 한계 때문에 핸드피스(10)는 회전 경통(40)을 상기 회전 각도 240° 보다 더 큰 각도로 회전시킬 수는 없게 되어 있으며, 240° 에서는 축선(CL)을 중심으로 시계 방향으로 회전시킬 수 있다. 다만, 이러한 회전 각도의 한계는 도 1 내지 도 8에 도시된 실시예에 한정된 것이며, 본 발명이 이러한 회전 각도의 한계에 한정되는 것은 아니다. 상술한 바와 같이 제1 내지 제4 패턴(46, 47, 48, 49)이 띠(band) 형상으로 연장되어 있기 때문에, 회전 경통(40)의 회전 각도 0° 이상 30° 미만의 구간에서도 회전 각도 0°의 경우와 마찬가지로 제1 내지 제4 갭 센서(51, 52, 53, 54)에 의한 감지 신호의 조합은 (0, 0, 0, 1)이며, 회전 경통(40)의 회전 각도 30° 이상 60° 미만의 구간에서도 회전 각도 30°의 경우와 마찬가지로 제1 내지 제4 갭 센서(51, 52, 53, 54)에 의한 감지 신호의 조합은 (0, 0, 1, 1)이며, 회전 경통(40)의 회전 각도 60° 이상 90° 미만의 구간에서도 회전 각도 60°의 경우와 마찬가지로 제1 내지 제4 갭 센서(51, 52, 53, 54)에 의한 감지 신호의 조합은 (0, 0, 1, 0)이며, 회전 경통(40)의 회전 각도 90° 이상 120° 미만의 구간에서도 회전 각도 90°의 경우와 마찬가지로 제1 내지 제4 갭 센서(51, 52, 53, 54)에 의한 감지 신호의 조합은 (0, 1, 1, 0)이며, 회전 경통(40)의 회전 각도 120° 이상 150° 미만의 구간에서도 회전 각도 120°의 경우와 마찬가지로 제1 내지 제4 갭 센서(51, 52, 53, 54)에 의한 감지 신호의 조합은 (0, 1, 0, 0)이며, 회전 경통(40)의 회전 각도 150° 이상 180° 미만의 구간에서도 회전 각도 150°의 경우와 마찬가지로 제1 내지 제4 갭 센서(51, 52, 53, 54)에 의한 감지 신호의 조합은 (0, 1, 0, 1)이며, 회전 경통(40)의 회전 각도 180° 이상 210° 미만의 구간에서도 회전 각도 180°의 경우와 마찬가지로 제1 내지 제4 갭 센서(51, 52, 53, 54)에 의한 감지 신호의 조합은 (0, 1, 1, 1)이며, 회전 경통(40)의 회전 각도 210° 이상 240° 미만의 구간에서도 회전 각도 210°의 경우와 마찬가지로 제1 내지 제4 갭 센서(51, 52, 53, 54)에 의한 감지 신호의 조합은 (1, 1, 1, 1)이다.

상기 패턴(46, 47, 48, 49)의 존재 유무을 감지하는 감지 신호 조합을 통해 회전 경통(40)의 회전 각도가 감지되고, 상기 프로세서(미도시)에 의해 렌즈 지지 경통(20) 내에서 렌즈(19)의 위치, 및 노즐 부재(11) 전방으로 투사되어 치료 부위에 입사되는 레이저빔의 직경이 계산된다. 상기 렌즈(19)의 위치 및 레이저빔의 직경은 상기 디스플레이 패널(미도시)을 통해 레이저 치료기기(1)의 사용자가 볼 수 있도록 표시될 수도 있다. 한편, 도 1 내지 도 8에 도시된 핸드피스(10)의 실시예는 갭 센서(51, 52, 53, 54)를 구비하나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 예컨대 포토 센서를 이용하여 패턴의 존재 유무를 검사하는 구성을 구비할 수도 있다.

회전 경통(40)의 외주면, 보다 구체적으로는, 패턴 파이프(45)와 이어지는 다이얼 파이프(41) 후단부의 외주면에는 회전 경통(40)의 회전 각도를 나타내는 복수의 마크(mark)가 표시된다. 도면에 도시된 실시예에서는 2에서 10까지의 자연수가 회전 경통(40)의 외주를 따라 일렬로 표시된다. 상기 자연수 마크는 회전 경통(40)의 표면에 인쇄되거나, 음각으로 새겨질 수 있다. 상기 센서 지지 부재(56)의 전단부에는 상기 2에서 10까지의 자연수 마크 중에서 하나만 노출될 정도의 폭으로 파여진 덴트(dent)(60)가 형성된다. 이에 따라 상기 2에서 10까지의 자연수 마크 중에서 회전 경통(40)의 회전 각도에 대응되는 하나의 마크만 덴트(60)를 통해 노출되고, 나머지 마크들은 센서 지지 부재(56)의 전단부에 의해 가려져 노출되지 않게 된다.

상기 복수의 마크와 상기 복수의 핀 삽입 홈(36)은 동조화(同調化)된다. 부연하면, 상기 복수의 마크 중 하나의 마크가 덴트(60)를 통해 노출된 때 록킹 핀(44)이 복수의 핀 삽입 홈(36) 중 하나와 일렬로 정렬되어 상기 핀 삽입 홈(36)에 끼워질 수 있고, 이에 따라 회전 경통(40)은 특정 회전 각도에서 고정된다. 이와 마찬가지로, 복수의 마크 중 다른 마크들도 다른 핀 삽입 홈(36)과 일대일로 대응되고, 상기 복수의 마크와 수와 상기 복수의 핀 삽입 홈(36)의 개수는 동일하다.

구체적인 핸드피스(10)의 실시예에서, 자연수 마크 2가 덴트(60)를 통해 노출되면 회전 경통(40)의 회전 각도가 0°임을 나타내고, 자연수 마크 3이 덴트(60)를 통해 노출되면 회전 경통(40)의 회전 각도가 30°임을 나타내고, 자연수 마크 4가 덴트(60)를 통해 노출되면 회전 경통(40)의 회전 각도가 60°임을 나타내고, 자연수 마크 5가 덴트(60)를 통해 노출되면 회전 경통(40)의 회전 각도가 90°임을 나타내고, 자연수 마크 6이 덴트(60)를 통해 노출되면 회전 경통(40)의 회전 각도가 120°임을 나타내고, 자연수 마크 7이 덴트(60)를 통해 노출되면 회전 경통(40)의 회전 각도가 150°임을 나타내고, 자연수 마크 8이 덴트(60)를 통해 노출되면 회전 경통(40)의 회전 각도가 180°임을 나타내고, 자연수 마크 9가 덴트(60)를 통해 노출되면 회전 경통(40)의 회전 각도가 210°임을 나타내고, 자연수 마크 10이 덴트(60)를 통해 노출되면 회전 경통(40)의 회전 각도가 240°임을 나타낸다.

다만, 도 1 내지 도 3에 도시된 자연수 마크는 회전 경통(40)의 회전 각도를 나타내는 마크(mark)의 일 예에 불과하며, 예를 들어 0°, 30°, 60° 등과 같은 각도로 표현된 마크가 표시될 수도 있다.

상기 센서 탑재 PCB(50)는 센서 지지 부재(56)의 개방면(57) 주위에 단차지게 형성된 PCB 지지면(58)에 고정 지지된다. PCB 커버(61)는 상기 센서 탑재 PCB(50)가 노출되지 않도록 덮으며, 센서 지지 부재(56) 및 후방 고정 부재(63)에 고정 결합된다. 핸드피스(10)는 센서 탑재 PCB(50)와 관절 암(2)을 전기적으로 연결하는 케이블(70)을 더 구비한다. 구체적으로, 상기 핸드피스(10)의 케이블(70)은 관절 암(2)의 관형 부재들을 따라 배선된 관절 암(2)의 케이블(6)에 연결된다.

도 9는 도 1 내지 도 3의 케이블 내부의 전선의 구성을 나타낸 구성도이고, 도 10은 엔코딩부에 의해 변환되어 감지 신호 전선을 통해 전송되는 펄스 신호의 유형을 회전 경통의 회전 각도에 따라 구분하여 나타낸 도면이다. 도 1 내지 도 5와 도 9를 함께 참조하면, 케이블(70)은 외부 피복(72) 내부에 하나의 파워 전선(PL), 하나의 감지 신호 전선(SL), 및 하나의 접지(接地) 전선(GND)을 포함한다. 하나의 파워 전선(PL)은 4개의 갭 센서(51, 52, 53, 54)에 전력을 공급하는 전선으로, 센서 탑재 PCB(50)의 전원 입력 단자(55a)에 연결된다. 하나의 감지 신호 전선(SL)은 4개의 갭 센서(51, 52, 53, 54)의 감지 신호를 관절 암(2) 측으로 전송하는 전선으로, 센서 탑재 PCB(50)의 감지 신호 출력 단자(55b)에 연결된다. 하나의 접지 전선(GND)은 센서 탑재 PCB(50)의 접지 단자(55c)에 연결되어 센서 탑재 PCB(50)를 접지(接地)시킨다. 도 9에 도시되진 않았지만, 관절 암(2)의 케이블(6)도 핸드피스(10)의 케이블(70)에 연결되므로 상기 핸드피스 케이블(70)과 마찬가지로 하나의 파워 전선, 하나의 감지 신호 전선, 및 하나의 접지 전선을 구비할 수 있다.

감지 신호 전선(SL)은 센서(51, 52, 53, 54)의 개수에 무관하게 하나만 구비된다. 센서 탑재 PCB(50)에 형성된 회로는 엔코딩부(encoding portion)을 포함하며, 상기 엔코딩부는 제1 내지 제4 갭 센서(51, 52, 53, 54)에서 감지된 아날로그 신호(analog signal)를 미리 정해진 통신 프로토콜(protocol)에 따라 펄스(pulse) 형태로 변환하고 하나로 합쳐 후술할 하나의 감지 신호 전선(SL)을 통해 전송한다.

도 10을 참조하면, 상기 엔코딩부에 의해 변환되어 감지 신호 전선(SL)(도 9 참조)을 통해 전송되는 펄스 신호가 회전 경통(40)의 회전 각도에 따라 변경된다. 구체적으로, 본 발명의 실시예에서 적용되는 통신 프로토콜에 따르면 스타트(START) 신호와 엔드(END) 신호 사이에 제1 내지 제4 갭 센서(51, 52, 53, 54)가 감지한 신호를 배치하여 펄스 형태의 전송 신호가 형성된다. 예를 들면, 상기 스타트 신호는 펄스 온(ON) 시간(Ton)이 1ms(millisecond) 이고, 펄스 오프(OFF) 시간(Toff)이 9ms 인 펄스 신호이고, 상기 엔드 신호는 펄스 온(ON) 시간(Ton)이 1ms 이고, 펄스 오프(OFF) 시간(Toff)이 1ms 인 펄스 신호이다. 엔드 신호와 다음 전송 신호의 스타트 신호 사이에는 펄스가 나타나지 않는다. 제1 내지 제4 검사 라인(i, ii, iii, iv)을 감지하는 제1 내지 제4 갭 센서(51, 52, 53, 54)의 신호의 경우에, '1'은 펄스 온(ON) 시간(Ton)이 1ms 이고, 펄스 오프(OFF) 시간(Toff)이 2ms 인 펄스 신호이고, '0'은 펄스 온(ON) 시간(Ton)이 1ms 이고, 펄스 오프(OFF) 시간(Toff)이 1ms 인 펄스 신호이다. 상기한 통신 프로토콜을 적용하여 회전 경통(40)의 회전 각도에 따른 감지 신호의 조합을 감지 신호 라인(SL)(도 9 참조)을 통해 전송되는 펄스 신호로 변환한 결과가 도 10에 나타나 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 핸드피스는, 센서의 개수에 무관하게 센서의 감지 신호를 관절 암 측으로 전송하는 감지 신호 전선(SL)의 개수가 하나로 줄어들기 때문에, 핸드피스(10)의 케이블(70)을 쉽게 휘어지도록 얇게 형성할 수 있다. 그러므로, 사용자가 핸드피스를 잡고 자유롭게 조작하기 쉽고, 제조 비용이 절감되고, 케이블이 가벼워진다. 또한, 케이블 내부의 전선들 간에 꼬임이나 단선이 발생하지 않게 된다.

도 11은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 레이저 투사 핸드피스의 단면도이다. 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 레이저 투사 핸드피스(80)는 도 1 내지 도 10에 도시된 핸드피스(10)와 비교하여, 렌즈(19)의 위치를 감지하는 수단만 차별되고 다른 부분은 동일하므로, 이하에서 상기 차별되는 부분 위주로 설명한다. 도 11에 표시된 참조번호 가운데 도 1 내지 도 10에 표시된 참조번호와 동일한 참조번호는 동일한 기능 및 동일한 형상의 부재 또는 부분을 지시하므로, 이하에서 중복되는 상세한 설명은 생략한다.

도 11을 참조하면, 핸드피스(80)의 엔코더 지지 부재(87)는 렌즈 지지 경통(20)의 후방 파이프(25)를 에워싼다. 후방 고정 부재(92)는 상기 후방 파이프(25)의 후단부에 복수의 체결 볼트(bolt)(미도시)에 의해 고정 결합된다. 엔코더 지지 부재(87)는 복수의 체결 볼트(95)에 의해 후방 고정 부재(92)와 고정 결합된다. 이와 같은 연결 구조에 의해 엔코더 지지 부재(87), 후방 고정 부재(92), 전방 연결 부재(15), 및 노즐 부재(11)는 렌즈 지지 경통(20)과 같이 축선(CL)에 대해 회전하지 않게 고정되며, 회전 경통(40)만 축선(CL)에 대해 회전 가능하고, 록킹 부재(30)는 축선(CL)과 평행한 방향으로 전진 및 후진 가능하다.

상기 핸드피스(80)에서 상기 렌즈(19)의 위치를 감지하는 수단은, 외주면 기어치(81)와, 엔코더(encoder)(83)를 구비한다. 외주면 기어치(81)는 회전 경통(40)의 외주면에 축선(CL)을 중심으로 하는 원주를 따라 형성된다. 상기 외주면 기어치(81)는 다이얼 파이프(41)의 후방에 배치되고, 상기 다이얼 파이프(41)와 일체로 형성된다. 엔코더(83)는 상기 외주면 기어치(81)와 치합되는 회전 기어(85)를 구비하고, 상기 회전 기어(85)의 회전 각도에 대응되는 전기신호를 생성한다. 엔코더(83)는 회전 방향과 속도를 검출하여 전기신호를 생성하는 공지의 기술로서, 예를 들면, 로터리 엔코더(rotary encoder)일 수 있다. 엔코더(83)는 그 회전축(84)의 회전 방향에 따라 생성되는 펄스의 위치에 차이가 있어 회전 방향을 판별할 수 있다. 또한, 회전축(84)의 회전 속도에 따라 초당 생성되는 펄스의 개수가 변화됨으로써 회전량을 판별할 수 있다.

회전 경통(40)이 회전하면 상기 외주면 기어치(81)가 회전하고, 상기 외주면 기어치(81)에 치합된 회전 기어(85)가 회전한다. 상기 회전 기어(85)의 회전에 의해 회전 기어(85)에 고정 결합된 엔코더(83)의 회전축(84)이 회전하므로, 결과적으로 엔코더(83)는 회전 경통(40)의 회전 각도에 대응되는 전기신호를 생성하게 된다. 상기 엔코더(83)의 전기신호를 통해 회전 경통(40)의 회전 각도가 감지되고, 렌즈 지지 경통(20) 내에서 렌즈(19)의 위치, 및 노즐 부재(11) 전방으로 투사되어 치료 부위에 입사되는 레이저빔의 직경이 계산된다.

명확히 도시되진 않았으나 엔코더(83)는 엔코더 지지 부재(87)와 후방 고정 부재(92)에 고정 지지될 수 있다. 엔코더 커버(91)는 상기 엔코더(83)와 회전 기어(85)가 노출되지 않도록 덮으며, 엔코더 지지 부재(87) 및 후방 고정 부재(92)에 고정 결합된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

10: 레이저 투사 핸드피스 11: 노즐 부재
15: 전방 연결 부재 17: 렌즈 홀더
20: 렌즈 지지 경통 22: 나선 슬롯
30: 록킹 부재 33: 내측 링
40: 회전 경통 46,47,48,49: 패턴
50: 센서 탑재 PCB 51,52,53,54: 갭 센서
56: 센서 지지 부재 70: 케이블

Claims (7)

1. 관절 암(jointed arm)에 연결되는 펜(pen) 형상의 기구로서, 상기 관절 암을 통하여 진입한 레이저빔(laser beam)을 전방으로 투사하는 레이저 투사 핸드피스에 있어서,
   렌즈를 지지하는 렌즈 지지 경통; 상기 렌즈 지지 경통을 에워싸며 회전에 의하여 상기 렌즈를 상기 렌즈 지지 경통의 길이 방향으로 직선 이동시키는 것으로, 외주면에 자신의 회전 각도를 식별하기 위한 복수의 패턴(pattern)이 형성된 회전 경통; 상기 회전 경통의 외주면 상의 미리 지정된 지점을 검사(檢査)하도록 고정되고, 상기 회전 경통이 회전함에 따라 상기 미리 지정된 지점에서 상기 복수의 패턴의 존재 유무(有無)를 감지하는 복수의 센서(sensor); 상기 복수의 센서가 탑재되는 것으로, 상기 복수의 센서를 제어하는 회로가 형성된 센서 탑재 PCB(printed circuit board); 및, 상기 센서 탑재 PCB와 상기 관절 암을 전기적으로 연결하는 것으로, 상기 복수의 센서에 전력을 공급하는 하나의 파워 전선과, 상기 복수의 센서의 감지 신호를 상기 관절 암 측으로 전송하는 하나의 감지 신호 전선을 포함하는 케이블(cable);을 구비하고,
   상기 감지 신호 전선은 상기 복수의 센서의 개수에 무관하게 하나만 구비되는 것을 특징으로 하는 레이저 투사 핸드피스.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 센서 탑재 PCB에 형성된 회로는, 상기 복수의 센서에서 감지된 아날로그 신호(analog signal)를 미리 정해진 통신 프로토콜(protocol)에 따라 펄스 형태로 변환하고 하나로 합쳐 상기 하나의 감지 신호 전선을 통해 전송하는 엔코딩부(encoding portion)을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 투사 핸드피스.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 케이블은 상기 센서 탑재 PCB를 접지(接地)시키는 하나의 접지 전선을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 투사 핸드피스
4. 제1 항에 있어서,
   상기 복수의 패턴 각각은, 상기 회전 경통의 외주 방향으로 연장되며 상기 회전 경통의 길이 방향으로 서로 이격되게 가상으로 배열된 복수의 검사 라인(line)을 따라 음각(陰刻) 또는 양각(陽刻)되어 띠(band) 형상으로 연장된 것을 특징으로 하는 레이저 투사 핸드피스.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 복수의 센서는 상기 복수의 검사 라인을 하나씩 검사하도록 상기 복수의 검사 라인의 개수와 동수(同數)로 구비되고,
   상기 센서는 상기 회전 경통의 외주면과 상기 센서 사이의 거리 차이에 기초하여 감지 신호를 생성하는 갭 센서(gap sensor)인 것을 특징으로 하는 레이저 투사 핸드피스.
6. 제1 항에 있어서,
   상기 렌즈 지지 경통의 외주면에 끼워져 상기 렌즈 지지 경통의 길이 방향으로 이동 가능한 내측 링(ring)을 포함하는 록킹 부재(locking member);를 더 구비하고,
   상기 회전 경통은 상기 렌즈 지지 경통의 길이 방향을 따라 연장된 축선(軸線)을 중심으로 회전 가능하고,
   상기 렌즈는 파이프(pipe) 형상의 상기 렌즈 지지 경통 내부에 삽입되어 상기 회전 경통의 회전 각도에 대응되게 상기 렌즈 지지 경통의 길이 방향으로 이동하고,
   상기 내측 링, 및 상기 내측 링과 마주보는 상기 회전 경통의 단부 중 하나는 돌출된 록킹 핀(locking pin)을 구비하고, 다른 하나에는 상기 축선을 중심으로 하는 동심원 상에 이격되게 배열된 복수의 핀 삽입 홈(groove)이 형성되어,
   상기 내측 링이 상기 회전 경통의 단부 측으로 이동하여 상기 록킹 핀이 상기 복수의 핀 삽입 홈 중의 하나에 삽입되면 상기 회전 경통이 회전하지 않게 록킹(locking)되는 것을 특징으로 하는 레이저 투사 핸드피스.
7. 제6 항에 있어서,
   상기 록킹 부재는, 상기 내측 링이 상기 회전 경통의 단부 측으로 이동하는 방향으로 탄성 바이어스(elastic bias)된 것을 특징으로 하는 레이저 투사 핸드피스.

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