KR20200095222A

KR20200095222A - 혼합 여기식 비접촉 레이저 채혈기

Info

Publication number: KR20200095222A
Application number: KR1020190013041A
Authority: KR
Inventors: 남정섭
Original assignee: (주)앰비젼
Priority date: 2019-01-31
Filing date: 2019-01-31
Publication date: 2020-08-10

Abstract

본 발명은 채혈기에 관한 것으로서, 상기 채혈기는 레이저를 제1 방향으로 출력하는 제1 광원부, 빛을 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 출력하는 제2 광원부, 전류의 충전 동작을 실시하는 전류 충전부, 상기 전류 충전부와 연결되어 있고, 상기 제1 및 제2 광원부로 구동 신호를 각각 출력하여 상기 전류 충전부의 전류가 상기 제1 및 제2 광원부로 흘러 상기 제1 및 제2 광원부의 발광 동작을 제어하는 신호 처리부, 상기 제1 광원부에서 출력되는 여기용 레이저의 초점을 조정하는 제1 초점 렌즈, 레이저 매질이 내장되어 있고 상기 제1 초점 렌즈를 통과한 제1 광원부의 여기용 레이저와 상기 제2 광원부의 빛이 입사되어 제1 방향의 펌핑과 제2 방향의 펌핑이 혼재하도록 상기 레이저 매질을 여기시켜 해당 세기의 레이저를 출력하는 매질부, 그리고 상기 제1 초점 렌즈와 연결되어 있고, 상기 제1 초점 렌즈와 상기 매질부 간의 간격이 조정되도록 상기 제1 초점 렌즈의 위치를 변경시켜 상기 매질부로 입사되는 여기용 레이저의 양을 제어하여 상기 매질부에서 출력되는 레이저의 세기를 조정할 수 있도록 하는 렌즈 위치 조정부를 포함한다.

Description

혼합 여기식 비접촉 레이저 채혈기{NON-CONTACING LASER BLOOD COLLECTION DEVICE OF MIXED EXCITATION TYPE}

본 발명은 채혈기에 관한 것이다.

혈액 검사를 위해 채혈을 하는 경우, 특히 소량의 혈액이 필요한 경우, 바늘로 피부 조직을 직접 절개하거나 구멍을 낸 후 채혈을 실시하는 데, 채혈하는 기구는 란셋(lancet)이라는 바늘을 사용한다.

일반적인 당뇨 환자의 경우, 하루에 약 2회 내지 3회 정도의 채혈을 실시하는 데, 채혈 시의 고통과 불안감이 존재하며 세균 감염의 위험 역시 존재한다.

특히, 만성 당뇨 환자의 경우 최소 하루 5회의 채혈을 하게 되므로 채혈로 인한 통증뿐만 아니라 란셋의 반복적인 사용으로 인한 감염의 위험성이 크게 증가한다.

또한, 채혈 시마다 란셋은 교체해야 하는 번거로움도 크게 발생한다.

상용화된 비접촉식 레이저 채혈기는 Er:Yag 레이저를 이용하는 비접촉식 레이저를 이용한 채혈기가 사용되고 있지만, 원활한 채혈 동작이 이루어지지 않고 한번의 채혈 동작을 위해 반복적인 채혈 동작이 이루어져야 하거나 과대 출혈의 사례도 빈번하게 발생한다.

또한 레이저 채혈을 위해 출력되는 레이저는 사람마다 피부의 두께와 피부색 등에 따라 광세기가 달라져야 한다.

대한민국 등록특허 등록번호 10-0782142(등록일자: 2007년 11월 28일, 발명의 명칭: Er:YAG 레이저를 이용한 극소량 무통채혈장치 및 이를이용한 혈당측정장치)

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 사용의 편리성과 만족도를 향상시키기 위한 것이다.

본 발명의 한 특징에 따른 채혈기는 레이저를 제1 방향으로 출력하는 제1 광원부, 빛을 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 출력하는 제2 광원부, 전류의 충전 동작을 실시하는 전류 충전부, 상기 전류 충전부와 연결되어 있고, 상기 제1 및 제2 광원부로 구동 신호를 각각 출력하여 상기 전류 충전부의 전류가 상기 제1 및 제2 광원부로 흘러 상기 제1 및 제2 광원부의 발광 동작을 제어하는 신호 처리부, 상기 제1 광원부에서 출력되는 여기용 레이저의 초점을 조정하는 제1 초점 렌즈, 레이저 매질이 내장되어 있고 상기 제1 초점 렌즈를 통과한 제1 광원부의 여기용 레이저와 상기 제2 광원부의 빛이 입사되어 제1 방향의 펌핑과 제2 방향의 펌핑이 혼재하도록 상기 레이저 매질을 여기시켜 해당 세기의 레이저를 출력하는 매질부, 그리고 상기 제1 초점 렌즈와 연결되어 있고, 상기 제1 초점 렌즈와 상기 매질부 간의 간격이 조정되도록 상기 제1 초점 렌즈의 위치를 변경시켜 상기 매질부로 입사되는 여기용 레이저의 양을 제어하여 상기 매질부에서 출력되는 레이저의 세기를 조정할 수 있도록 하는 렌즈 위치 조정부를 포함한다.

상기 제1 광원부는 적어도 하나의 레이저 다이오드를 포함할 수 있다.

상기 제2 광원부는 적어도 하나의 발광 다이오드를 포함할 수 있다.

상기 제1 방향으로 횡방향이고 제2 방향은 종방향일 수 있다.

상기 특징에 따른 채혈기는 상기 신호 처리부와 연결되어 있고, 상기 발광 동작의 상태에 따라 상기 신호 처리부에서 출력되는 상기 구동 신호의 상태를 제어하여 상기 제1 광원부에서 출력되는 여기용 레이저의 세기가 변화될 수 있도록 하는 세기 조정 스위치를 더 포함할 수 있다.

상기 특징에 따른 채혈기는 상기 제1 광원부와 상기 제1 초점 렌즈 사이에 위치하고, 상기 제1 광원부에서 출력되는 여기용 레이저의 초점을 조정하는 제2 초점 렌즈를 더 포함할 수 있다.

상기 특징에 따른 채혈기는 상기 매질부에서 출력되는 레이저를 평행 광선으로 변환하여 출력하는 콜리메이션 렌즈를 더 포함할 수 있다.

이러한 특징에 따르면, 사용자의 피부색 및 피부 두께 등과 같은 피부 상태에 따라 최종적으로 출력되는 레이저의 세기를 조정할 수 있으므로, 사용자의 피부 상태에 무관하게 원하는 일정량의 채혈이 이루어질 수 있다.

또한, 레이저의 여기가 이루어지는 매질부는 종펌핑과 횡펌핑을 혼재하여 Er-YAG의 여기를 실시하므로, 레이저의 출력 스케일(scale)이 증가하여 다양한 세기의 레이저 출력이 가능하다. 따라서, 사용자의 피부 상태에 따른 레이저 세기의 선택의 폭이 증가한다.

또한, 종펌핑과 횡펌핑에 의한 여기 동작에 따라 레이저 빔의 출력 간격이 일정하게 구분된다.

또한, 사용자의 피부 상태에 따라 출력되는 레이저의 세기가 조정되므로, 사용자가 느끼는 고통의 크기를 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 채혈기의 단면도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "접속되어" 있다거나 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 접속되어 있거나 연결되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 접속되어" 있다거나 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 채혈기에 대하여 설명한다.

도 1에 도시한 것처럼, 채혈기는 가로로 길게 연장되어 있는 형상을 갖는 여기 방식(end-pumping longitudinal-pumping)의 채혈기로서, 본체(10), 본체(10) 내에 위치하는 전류 충전부(11), 본체(10) 내에 위치하고 전류 충전부(11)에 연결되어 있는 신호 처리부(12), 본체(10) 내에 위치하고 신호 처리부(12)에 연결되어 있고 적어도 하나의 레이저 다이오드(laser diode)를 구비한 제1 광원부(131), 제1 광원부(131)에서 출력되는 빛 즉, 여기용 레이저가 입사되는 제1 렌즈(L11), 제1 렌즈(L1)와 인접하게 위치하고 있는 제2 렌즈(L12), 본체(10) 내에 위치하고 적어도 하나의 발광 다이오드(LED)를 구비한 제2 광원부(132), 제2 렌즈(L2) 및 제2 광원부(132)와 인접하게 위치하고 있는 매질부(14), 매질부(14)와 인접하게 위치하고 있는 제3 렌즈(L13), 채혈기의 동작을 제어하기 위해 구동 스위치(151)와 레이저의 조사 세기를 조정하기 위한 세기 조정 스위치(152)를 구비한 스위치부(15), 그리고 제2 렌즈(L12)와 연결되어 있고 사용자의 조작에 따라 제2 렌즈(L12)의 위치를 변화시키는 렌즈 위치 조정부(16)를 구비한다.

몸체(10)는 어느 한 방향으로 길게 연장되어 있는 막대 형상을 갖고 있고, 그 내부에 위치한 레이저 조사를 위한 구성요소(11-14, L11-L13)를 보호한다.

전류 충전부(11)는 충전 단자(111)를 통해 동작에 필요한 전원이 공급되면, 동작을 시작하여 제1 및 제2 광원부(131, 132)를 각각 동작시키기 위한 전류 충전을 실시한다.

신호 처리부(12)는 전류 충전기(11) 및 스위치부(15)에 연결되어 있다.

따라서, 신호 처리부(12)는 스위치부(15)의 구동 스위치(151)로부터 인가되는 신호의 상태에 따라 채혈기의 동작 여부를 정하고, 또한 세기 조정 스위치(152)의 동작 상태에 제1 및 제2 광원부(131, 132)에서 출력되는 여기용 레이저의 세기를 제어하여, 사용자가 원하는 세기의 여기용 레이저가 제1 및 제2 광원부(131, 132)로부터 출사될 수 있도록 한다.

이러한 신호 처리부(12)는 전류 충전부(11), 구동 스위치(151) 및 세기 조정 스위치(152)에 연결되어 있는 제어기(121) 그리고 제어기(121)에 연결되어 있는 구동 신호 출력기(122)를 구비한다.

제어기(121)는 구동 스위치(151)로부터 인가되는 신호를 이용하여 구동 스위치(151)의 상태를 판정하고, 판정 결과에 따라 채혈기로 동작에 필요한 전원이 공급될 수 있도록 하여 채혈기의 동작을 제어한다.

또한, 제어기(121)는 세기 조정 스위치(152)로부터 인가되는 신호의 상태를 판정하여 사용자에 의해 선택된 레이저 조사 세기를 판정하고, 판정된 레이저 조사 세기에 맞게 구동 신호 출력부(122)로 해당 상태의 제어 신호를 출력한다.

구동 신호 출력기(122)는 제1 및 제2 광원부(131, 132)로 각각 인가되는 펄스 신호를 출력하는 펄스 발생기로서, 제1 광원부(131)의 레이저 다이오드로 구동 신호인 펄스 신호를 출력하여 레이저 다이오드의 동작 상태를 제어하고, 제2 광원부(132)의 발광 다이오드로 펄스 신호를 출력하여 발광 다이오드의 동작 상태를 제어한다.

이로 인해, 구동 신호 출력기(122)는 제어기(121)로부터 인가되는 제어 신호의 상태에 맞게 펄스폭과 진폭 중 적어도 하나를 제어하여 해당 상태의 펄스 신호를 제1 및 제2 광원부(131, 132)의 레이저 다이오드와 발광 다이오드로 각각 인가한다.

따라서, 적어도 하나의 레이저 다이오드는 구비하고 있는 제1 광원부(131)는 해당 상태의 펄스 신호에 동작 상태, 즉 점등 상태가 변한다.

적어도 하나의 발광 다이오드를 구비하는 제2 광원부(132) 역시 구동 신호 출력기(122)에서 출력되는 해당 상태의 펄스 신호에 동작 상태가 변한다.

따라서, 전류 충전부(11)로부터 인가되는 전류의 흐름은 제1 및 제2 광원부(131, 132)의 동작에 의해 제어되어, 해당 광량, 즉 해당 세기의 레이저를 출력이 이루어지도록 한다. 이때, 제1 광원부(131)에서 출사되는 여기용 레이저의 파장의 크기는 900nm 대이고, 한 예로, 970nm를 가질 수 있다.

제1 광원부(131)는, 이미 설명한 것처럼, 적어도 하나의 레이저 다이오드를 구비하고 있고, 구동 신호 출력기(122)로부터 인가되는 구동 신호에 따라 해당 세기로 여기용 레이저를 렌즈부(L11-L12) 쪽으로 조사한다.

따라서, 제1 광원부(131)에서 출력되는 빛의 출력 방향으로 횡방향, 즉 채혈기의 길이 방향이 된다. 제1 렌즈(L11)는 제1 광원부(131)로부터 출력되는 레이저, 즉 횡방향(예, 제1 방향)으로 입력되는 여기용 레이저를 평행광으로 변환하거나 확산시키고 매질부(14) 속으로 입력하여 레이저 출사공(OP1) 쪽에 위치한 사용자의 피부 쪽으로 집속하여 조사될 수 있도록 하는 초점 렌즈(focusing lens)이다.

제2 렌즈(L12)는 제1 렌즈(L11)를 통해 평행으로 또는 확산되어 입사되는 여기용 레이저를 매질부(14) 속으로 집속시켜 조사될 수 있도록 하는 초점 렌즈이다.

제2 광원부(132)는, 도 1에 도시한 것처럼, 매질부(14)의 하부에 위치하여 매질부(14) 쪽으로 해당 광을 출력한다.

따라서, 제2 광원부(132)의 빛 출력 방향으로 제1 광원부(131)의 레이저 출력 방향과 수직으로 교차되는 방향(즉, 종 방향)(예, 제2 방향)이 된다.

이러한 제2 광원부(132)는 이미 기술한 것처럼 매질부(14)의 하부에 위치하여 구동신호 출력기(122)와 이격되어 있다. 따라서, 제2 광원부(132)는 와이어와 같은 별도의 연결 장치(도시하지 않음)를 통해 신호 처리부(12)의

구동신호 출력기(122)와 전기적 및 물리적으로 연결된다.

이러한 제2 광원부(132)는 도 1과 달리 매질부(14)의 상부에 위치할 수 있다.

제1 광원부(131)의 경우와 같이, 제2 광원부(132)에서 출력되는 빛을 효율적으로 집광하여 매질부(14) 쪽으로 좀 더 손실없이 조사될 수 있도록 원주 렌즈와 같은 다양한 종류의 광학 기구가 제2 광원부(132)와 매질부(14) 사이에 위치할 수 있다.

또한, 본 예와 달리, 대안적인 예에서, 제1 광원부(131)는 발광 다이오드를 구비할 수 있고, 제2 광원부(132)는 레이저 다이오드를 구비할 수 있다.

이러한 제1 및 제2 광원부(131, 132)에서 출력되는 빛을 레이저 펌핑을 위한 빛으로 이용된다.

매질부(14)는 Er:YAG 혹은 Er:YSGG의 레이저 매질이 내장되어 있다. 따라서, 매질부(14)로 제2 렌즈(L12)를 통해 입사된 여기용 레이저 및 제2 광원부(132)로부터 입력되는 빛에 의해 Er:YAG 혹은 Er:YSGG의 횡펌핑과 종펌핑으로 여기되어 해당 세기의 레이저를 제3 렌즈(L13) 쪽으로 출사한다.

이처럼, 매질부(14)는 종펌핑과 횡펌핑을 혼재하여 Er-YAG의 여기를 실시하므로, 레이저의 출력 스케일이 증가하여 다양한 세기의 레이저 출력이 이루어진다. 따라서, 사용자의 피부 상태에 따른 레이저 세기의 선택의 폭이 증가하게 된다.

이때, 매질부(14)에서 출력되는 레이저의 세기는 제2 렌즈(L12)를 통해 입사된 레이저와 제2 광원부(132)로부터 조사되는 빛에 따라 정해진다.

제2 렌즈(L12)와 연결되어 있는 렌즈 위치 조정부(16)는 사용자의 동작에 따라 상태가 변하고, 제2 렌즈(L12)는 렌즈 위치 조정부(16)의 동작에 연동하여 본체(11)의 길이 방향(예, X방향 또는 횡방향)을 따라 위치가 변한다.

즉, 제2 렌즈(L12)는 렌즈 위치 조정부(16)와 연결되어 있고, 사용자에 의해 렌즈 위치 조정부(16)가 동작하면(예를 들어, 회전하면), 렌즈 위치 조정부(15)의 동작 정도(예, 회전 정도)에 해당하는 만큼 X방향을 따라 이동하여, 매질부(14)와의 거리를 좁히거나 증가시키게 된다.

제2 렌즈(L12)와 매질부(14)와의 간격이 줄어지면, 매질부(14) 내로 입사되는 광량이 증가하고, 이로 인해, 매질부(14) 내로 입력되는 에너지의 양이 증가하여, 매질부(14)에서 출력되는 레이저의 세기가 증가한다.

반대로, 제2 렌즈(L12)와 매질부(14)와의 간격이 증가하면, 매질부(14) 내로 입사되는 광량이 감소하여 매질부(14) 내로 입력되는 에너지의 양이 감소하므로, 매질부(14)에서 출력되는 레이저의 세기는 줄어든다.

이처럼, 본 예의 채혈기는 렌즈 조정 스위치(16)의 동작에 이용하여 매질부(14)에서 사용자의 피부 쪽으로 최종적으로 출력되는 레이저의 세기를 조정할 수 있으므로, 사용자의 피부 상태에 적합한 세기의 레이저 출력이 이루어질 수 있도록 한다.

이로 인해, 세기 조정 스위치(152)를 이용하여 1차적으로 제1 광원부(131)의 레이저 다이오드로부터 출력되는 여기용 레이저의 세기가 조정되고 다시 2차적으로 렌즈 위치 조정부(16)를 이용하여 매질부(14)에서 출력되는 레이저의 세기가 조정된다.

따라서, 세기 조정 스위치(152)와 렌즈 위치 조정부(16)를 이용한 두 번의 레이저 세기 조정이 이루어지므로, 레이저 세기의 미세 조정이 용이하게 이루어진다.

이러한 렌즈 위치 조정부(16)는 랙과 피니언(rack and pinion)의 구조로 이루어질 수 있다.

제3 렌즈(L13)는 매질부(14)에서 출력되는 레이저를 평행 광선으로 변환시켜 레이저 출사공(OP1)을 통과시켜 사용자의 피부 쪽으로 조사될 수 있도록 한다. 이러한 제3 렌즈(L13)는 콜리메이션 렌즈(collimation lens)일 수 있다.

본 예에서, 매질부(14)에서 출력되어 출사공(OP1) 쪽으로 출력되는 레이저의 파장은 매질의 종류에 따라 달라지며, 예를 들어, 2.8㎛ 내지 2.9㎛일 수 있다.

도 1에 도시한 것처럼, 몸체(11) 내부에 위치하는 구성요소(11-14, L11-L14)는 몸체(11)와 연결되어 있는 복수의 지지대(17)에 의해 위치가 고정되어 몸체(11) 내부의 각 해당 위치에 위치하게 된다.

이때, 렌즈(L11-L13)와 매질부(14)는 광원부(10)에서 출사되는 레이저의 광축 상에 위치하여 광원부(10)로부터 출사되는 레이저의 입사가 이루어질 수 있도록 한다.

본 예에서, 초점 조절을 위해 두 개의 초점 렌즈(L11, L12)가 사용되지만 필요에 따라 제1 렌즈(L11)는 생략되거나 적어도 하나의 렌즈가 추가될 수 있고, 필요에 따라 추가적으로 렌즈와 같은 다른 광학 기구가 추가될 수 있다.

또한, 경우에 따라, 콜리메이션 렌즈(L13) 역시 생략 가능하다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

10: 본체 11: 전류 충전부
12: 신호 처리부 100: 채혈기
131: 제1 광원부 132: 제2 광원부
14: 매질부 15: 스위치부
L11, L12, L13: 렌즈 16: 렌즈 위치 조정부

Claims

레이저를 제1 방향으로 출력하는 제1 광원부,
빛을 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 출력하는 제2 광원부,
전류의 충전 동작을 실시하는 전류 충전부,
상기 전류 충전부와 연결되어 있고, 상기 제1 및 제2 광원부로 구동 신호를 각각 출력하여 상기 전류 충전부의 전류가 상기 제1 및 제2 광원부로 흘러 상기 제1 및 제2 광원부의 발광 동작을 제어하는 신호 처리부,
상기 제1 광원부에서 출력되는 여기용 레이저의 초점을 조정하는 제1 초점 렌즈,
레이저 매질이 내장되어 있고 상기 제1 초점 렌즈를 통과한 제1 광원부의 여기용 레이저와 상기 제2 광원부의 빛이 입사되어 제1 방향의 펌핑과 제2 방향의 펌핑이 혼재하도록 상기 레이저 매질을 여기시켜 해당 세기의 레이저를 출력하는 매질부, 그리고
상기 제1 초점 렌즈와 연결되어 있고, 상기 제1 초점 렌즈와 상기 매질부 간의 간격이 조정되도록 상기 제1 초점 렌즈의 위치를 변경시켜 상기 매질부로 입사되는 여기용 레이저의 양을 제어하여 상기 매질부에서 출력되는 레이저의 세기를 조정할 수 있도록 하는 렌즈 위치 조정부
를 포함하는 채혈기.
제1항에서,
상기 제1 광원부는 적어도 하나의 레이저 다이오드를 포함하는 채혈기.
제1항에서,
상기 제2 광원부는 적어도 하나의 발광 다이오드를 포함하는 채혈기.
제1항에서,
상기 제1 방향으로 횡방향이고 제2 방향은 종방향인 채혈기.
제1항에서,
상기 신호 처리부와 연결되어 있고, 상기 발광 동작의 상태에 따라 상기 신호 처리부에서 출력되는 상기 구동 신호의 상태를 제어하여 상기 제1 광원부에서 출력되는 여기용 레이저의 세기가 변화될 수 있도록 하는 세기 조정 스위치를 더 포함하는 채혈기.
제1항에서,
상기 제1 광원부와 상기 제1 초점 렌즈 사이에 위치하고, 상기 제1 광원부에서 출력되는 여기용 레이저의 초점을 조정하는 제2 초점 렌즈를 더 포함하는 채혈기.
제1항에서,
상기 매질부에서 출력되는 레이저를 평행 광선으로 변환하여 출력하는 콜리메이션 렌즈를 더 포함하는 채혈기.