KR20210107916A - 레이저 치료 기기용 핸드피스 조립체 - Google Patents

레이저 치료 기기용 핸드피스 조립체 Download PDF

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Abstract

타겟 표면을 레이저 치료하기 위한 핸드피스 조립체는 전력 공급 및 제어 모듈에 착탈식으로 결합된 케이블 커넥터를 포함한다. 케이블 커넥터는 전력 공급 및 제어 모듈로부터 전력 및 제어 신호를 수신하도록 구성된다. 핸드피스 조립체는 케이블 커넥터로부터 전력 및 제어 신호를 수신하고 수신된 전력 및 제어 신호에 기초하여 전자기 에너지를 발생하도록 구성된 레이저 모듈을 포함한다. 레이저 모듈은 케이블 커넥터 및 핸드피스에 착탈식으로 결합된 교체형 모듈이다. 교체형 모듈은 특정 레이저 모듈이 핸드피스 조립체로부터 제거되어 다른 레이저 모듈로 교체되게 한다. 핸드피스 조립체는 레이저 모듈로부터 전자기 에너지를 수신하고 전자기 에너지를 타겟 표면에 지향하도록 구성된 핸드피스를 더 포함한다.

Description

레이저 치료 기기용 핸드피스 조립체 {HANDPIECE ASSEMBLY FOR LASER TREATMENT DEVICE}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2012년 10월 24일 출원된, 발명의 명칭이 "치과용 의자 터미널용 레이저 모듈(Laser Module for a Dental Chair Terminal)"인 미국 가특허 출원 제61/717,956호 및 2013년 3월 12일 출원된, 발명의 명칭이 "치과용 의자 터미널용 상호 교환형 레이저 모듈(Interchangeable Laser Module for a Dental Chair Terminal)"인 미국 가특허 출원 제61/777,112호를 우선권 주장하고, 이들 출원은 본 명세서에 그대로 참조로서 합체되어 있다.
기술분야
본 명세서에 설명된 기술은 일반적으로 레이저 치료 기기에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 타겟 표면에 전자기 에너지를 전달하기 위한 교체형 핸드피스 조립체(replaceable handpiece assembly)에 관한 것이다.
전자기 에너지 기기는 다양한 용례에 채용된다. 예를 들어, 간단한 백열등이 가시광의 형태의 전자기 에너지로 영역을 조명하는데 사용될 수도 있다. 레이저빔과 같은 다른 형태의 전자기 에너지가 영역을 조명하고, 타겟을 식별하고, 또는 융해, 절단 등과 같은 다양한 시술을 수행하기 위해 타겟에 집중된 에너지를 전달하는데 사용될 수도 있다. 특정 의료 기기가 시력의 결핍을 보정하기 위해, 예를 들어 눈과 같은 타겟 표면에 전자기 에너지를 전달할 수도 있다. 다른 의료 기기는 예를 들어, 절단 또는 미백 작업을 수행하기 위해 치아의 표면을 향해 전자기 에너지를 지향할 수도 있다. 내시경 기기가 병든 조직을 검출하거나 제거하기 위해 예를 들어, 인간 신체의 내부 부분의 시각화를 향상시키는데 사용될 수 있다.
타겟 표면을 레이저 치료하기 위한 핸드피스 조립체 및 레이저 시스템이 개시된다. 타겟 표면을 레이저 치료하기 위한 핸드피스 조립체는 전력 공급 및 제어 모듈에 착탈식으로 결합된 케이블 커넥터를 포함한다. 케이블 커넥터는 전력 공급 및 제어 모듈로부터 전력 및 제어 신호를 수신하도록 구성된다. 핸드피스 조립체는 케이블 커넥터로부터 전력 및 제어 신호를 수신하고 수신된 전력 및 제어 신호에 기초하여 전자기 에너지를 발생하도록 구성된 레이저 모듈을 또한 포함한다. 레이저 모듈은 케이블 커넥터 및 핸드피스에 착탈식으로 결합되어 레이저 모듈이 핸드피스 조립체로부터 제거되게 하는 교체형 모듈이다. 교체형 모듈은 특정 레이저 모듈이 핸드피스 조립체로부터 제거되어 다른 레이저 모듈로 교체되게 한다. 핸드피스 조립체는 레이저 모듈로부터 전자기 에너지를 수신하고 교체형 팁 부착부를 통해 전자기 에너지를 타겟 표면에 지향하도록 구성되는 핸드피스를 더 포함한다.
다른 예에서, 레이저 시스템은 핸드피스 조립체에 전력 및 제어 신호를 제공하도록 구성된 전력 공급 및 제어 모듈을 포함한다. 전력 공급 및 제어 모듈은 케이블을 거쳐 핸드피스 조립체에 착탈식으로 결합된다. 레이저 시스템은 핸드피스 조립체를 더 포함하고, 여기서 핸드피스 조립체는 케이블을 거쳐 전력 공급 및 제어 모듈에 착탈식으로 결합된 케이블 커넥터를 포함한다. 케이블 커넥터는 전력 공급 및 제어 모듈로부터 전력 및 제어 신호를 수신하도록 구성된다. 핸드피스 조립체는 케이블 커넥터로부터 전력 및 제어 신호를 수신하고 수신된 전력 및 제어 신호에 기초하여 전자기 에너지를 발생하도록 구성된 레이저 모듈을 또한 포함한다. 핸드피스 조립체는 레이저 모듈로부터 전자기 에너지를 수신하고 전자기 에너지를 타겟 표면에 지향하도록 구성되는 핸드피스를 더 포함한다.
도 1은 치과용 의자에 포함된 전력 공급 및 제어 모듈과, 전력 공급 및 제어 모듈에 접속된 핸드피스 조립체를 포함하는 예시적인 레이저 시스템을 도시한다.
도 2a는 케이블 커넥터, 레이저 모듈, 핸드피스 및 팁을 포함하는 예시적인 핸드피스 조립체를 도시한다.
도 2b는 단일 유닛을 형성하도록 서로 접속된 구성 부품들 도시하는, 케이블 커넥터, 레이저 모듈, 핸드피스 및 팁을 포함하는 예시적인 핸드피스 조립체를 도시한다.
도 3은 다양한 상호 교환형 레이저 모듈 및 다양한 상호 교환형 핸드피스를 포함하는 예시적인 레이저 시스템을 도시한다.
도 4는 치과용 의자와 함께 사용을 위한 예시적인 레이저 시스템을 도시한다.
도 5는 전력 공급 및 제어 모듈, 핸드피스 조립체 및 핸드피스 조립체 내에 포함된 레이저 모듈을 접속하는데 사용된 예시적인 케이블 커넥터를 도시한다.
도 6은 치과용 의자의 계기 패널(instrument panel), 전력 공급 및 제어 모듈 및 핸드피스 조립체 사이의 예시적인 접속부들을 도시하는 예시적인 레이저 시스템을 도시한다.
도 1은 치과용 의자(120)에 포함된 전력 공급 및 제어 모듈(102)과, 전력 공급 및 제어 모듈(102)에 접속된 핸드피스 조립체(104)를 포함하는 예시적인 레이저 시스템(100)을 도시한다. 예시적인 레이저 시스템(100)에서, 전력 공급 및 제어 모듈(102)은 케이블(106)을 거쳐 핸드피스 조립체(104)에 전력 및 제어 신호를 제공하는데 사용된다. 예를 들어, 전력 공급 및 제어 시스템(102)에 의해 제공된 전력은 핸드피스 조립체(104)에 포함된 레이저 모듈(110)에 구동 전류를 제공하는데 사용되는 DC 전압을 포함할 수도 있다. 전력 공급 및 제어 모듈(102)에 의해 핸드피스 조립체(104)에 제공된 제어 신호는 레이저 모듈(110)의 작동을 제어하기 위한 다양한 전자 신호를 포함한다. 예를 들어, 제어 신호는 레이저 모듈(110)을 켜고, 레이저 모듈(110)을 끄고, 레이저 모듈(110)에 의해 제공될 수 있는 최대 출력 전력을 제어하고, 또는 핸드피스 조립체(104)의 다양한 다른 태양을 제어하는데 사용될 수도 있다. 전력 공급 및 제어 모듈(102)은 치과용 의자(120)의 계기 터미널 내부 또는 상에 장착된다.
핸드피스 조립체(104)는 케이블 커넥터(108), 레이저 모듈(110), 핸드피스(114) 및 팁(115)을 포함한다. 케이블 커넥터(108)는 케이블(106)을 거쳐 전력 공급 및 제어 모듈(102)에 착탈식으로 결합되고, 전력 공급 및 제어 모듈(102)로부터 전력 및 제어 신호를 수신하는데 사용된다. 케이블 커넥터(108)는 따라서 전력 및 제어 신호를 수신하고 그 후에 수신된 전력 및 제어 신호를 핸드피스 조립체(104)의 다른 부분들에 분배하기 위한 필수 접속부들을 포함한다. 도 1의 예시적인 도시는 핸드피스 조립체(104)로부터 분리되어 있는 것으로서 케이블 커넥터(108)를 도시하고 있지만, 다른 예에서, 케이블 커넥터(108)는 핸드피스 조립체(104) 내에 일체화되고 이러한 다른 예에서 핸드피스 조립체의 부분으로 고려된다는 것이 주목된다.
핸드피스 조립체(104)의 레이저 모듈(110)은 케이블 커넥터(108)에 접속되고, 케이블 커넥터(108)로부터 전력 및 제어 신호를 수신하도록 구성된다. 수신된 전력 및 제어 신호에 기초하여, 레이저 모듈(110)은 전자기 에너지(112)(예를 들어, 레이저광)를 발생한다. 레이저 모듈(110)은 예를 들어, 레이저 다이오드, 다이오드-펌핑된 고상 레이저(solid state laser), 플래시램프-펌핑된 고상 레이저, 발광 다이오드, 또는 다른 유형의 광-발생 구성 요소일 수도 있다. 핸드피스(114)는 레이저 모듈(110)로부터 전자기 에너지(112)를 수신하고, 전자기 에너지(112)를 타겟 표면(118)에 지향한다. 도 1의 예에서, 타겟 표면은 치과 환자의 구강의 영역(예를 들어, 치아, 치은 등)일 수도 있다. 핸드피스(114)는 응용 주문형(application-specific)이고, 따라서 특정 임상 용례 위해 특정한 기하학적 형상 또는 광학 기기(예를 들어, 렌즈 등)를 포함할 수도 있다. 전자기 에너지(112)를 타겟 표면(118)에 지향하는데 있어서, 팁(115)이 사용된다. 팁(115)은 핸드피스(114)로부터 전자기 에너지(112)를 수신하고, 광 파이버 재료, 사파이어 또는 다른 광학 재료를 포함할 수도 있다. 또한, 팁(115)은 특정 임상 용례를 위해 최적화되도록 성형될 수도 있다.
전술된 바와 같이, 핸드피스 조립체(104)는, 전력 공급 및 제어 모듈(102)에 착탈식으로 결합되고 전력 공급 및 제어 모듈(102)로부터 전력 및 제어 신호를 수신하는데 사용되는 케이블 커넥터(108)를 포함한다. 케이블 커넥터(108)는 치과용 의자(120) 상에 포함된 케이블 커넥터(122)에 정합하도록 설계되어, 다양한 신호 및 물질들이 케이블(106)을 통해 치과용 의자(120)와 핸드피스 조립체(104) 사이에 운반된다. 124에 도시된 바와 같이, 케이블(106)을 통해 운반된 신호 및 물질들은 전술된 전력 및 제어 신호를 포함하고, 또한 압축 공기, 물 또는 다른 액체, 피드백 신호 및 고유 식별자를 포함한다.
케이블(106)은 치과용 의자(120)와 핸드피스 조립체(104) 사이에서 양 방향으로 통신을 허용하는데 필요한 접속부들을 포함한다. 따라서, 치과용 의자(120)로부터 핸드피스 조립체(104)로의 통신은 케이블 커넥터(108)에서 수신되고 전자기 에너지(112)를 발생하는데 있어서 레이저 모듈(110)에 의해 사용된 전력 및 제어 신호를 포함한다. 케이블(106)은 또한 치과용 의자(120)로부터 핸드피스 조립체(104)로 압축 공기 또는 물을 전달하기 위한 공기 채널 또는 물 채널을 포함한다. 압축 공기 또는 물은 레이저 모듈(110)을 냉각하고 또는 타겟 표면(118)에서 또는 주위에서 공기 또는 물 스프레이를 제공하기 위해 핸드피스 조립체(104)에서 사용된다.
핸드피스 조립체(104)로부터 치과용 의자(120)로의 통신은 전술된 피드백 신호를 포함한다. 피드백 신호는 예를 들어, 레이저 모듈(110)의 출력 전력, 레이저 모듈(110)의 온도, 또는 진단 용례를 위한 다른 신호의 존재를 지시할 수도 있는 레이저 모듈(110)의 다양한 작동 조건을 포함한다. 일 예에서, 핸드피스 조립체(104)는 레이저 모듈(110)의 출력 파라미터를 제어하기 위한[예를 들어, 레이저 모듈(110)의 출력 전력을 제어함] 그리고 레이저 모듈(110)의 작동 조건을 모니터링하기 위한 명령들을 갖는 마이크로프로세서를 포함한다. 마이크로프로세서의 명령들은 전력 공급 및 제어 모듈(102)로부터 케이블(106)을 거쳐 수신된다. 마이크로프로세서가 핸드피스 조립체(104) 내에 포함되는 예에서, 피드백 신호는 마이크로프로세서에 의해 모니터링된 레이저 모듈(110)의 다양한 작동 조건을 포함한다.
핸드피스 조립체(104)로부터 치과용 의자(120)로의 통신은 또한 전술된 고유 식별자를 포함한다. 예에서, 레이저 모듈(110)은 고유 전자 식별자를 포함한다. 전자 식별자는 레이저 모듈(110) 내에 포함된 레이저의 유형 및 레이저 모듈(110)의 캘리브레이션 파라미터에 대한 정보를 포함한다. 레이저 모듈(110)을 위한 고유 식별자를 전력 공급 및 제어 모듈(102)에 전송함으로써, 안전 장치(safeguard)가 전력 공급 및 제어 모듈(102) 내에서 트리거링되어 레이저 모듈(110)을 보호한다. 예를 들어, 고유 식별자는 레이저 모듈(110)에 의해 수신될 수도 있는 최대 구동 전류를 지시하는데 사용되어, 전력 공급 및 제어 모듈(102)이 이러한 값에 기초하여 공급된 구동 전류를 제약할 수 있게 된다. 또한, 고유 식별자는 치과용 의자(120) 또는 전력 공급 및 제어 모듈(102)에 의해 레이저 모듈(110)의 식별을 위해 일반적으로 사용된다.
통상적으로, 치과 또는 의료 용례를 위한 레이저 시스템은 2개의 전형적인 구성 중 하나 내에 위치된 레이저 모듈을 포함한다. 제1 전형적인 구성에서, 레이저 모듈은 시스템 하우징 내에 위치된다. 이 구성에서, 양 전력 공급 및 제어 모듈 및 레이저 모듈은 시스템 하우징 내에 포함되고, 전달 시스템은 시스템 하우징으로부터 전달 기기로 전자기 에너지를 전달하기 위해 사용된다. 예를 들어, 제1 전형적인 구성에서, 전자기 에너지는 하우징 내에서 발생되고, 파이버 케이블이 발생된 전자기 에너지를 핸드피스 조립체에 전달하는데 사용된다. 제2 전형적인 구성에서, 레이저 모듈은 핸드피스 조립체 내에 포함되고, 여기서 핸드피스 조립체는 또한 전력 공급 및 제어 모듈을 포함한다. 따라서, 제2 전형적인 구성에서, 레이저 시스템의 모든 부분(예를 들어, 전원으로서 사용되는 배터리, 필수 제어부 및 배터리에 의해 공급된 전류에 기초하여 전자기 에너지를 발생하는데 사용되는 레이저 모듈)은 단일의 핸드피스 조립체 내에 일체화된다.
대조적으로, 레이저 시스템(100)은 전술된 전형적인 구성들의 모두와는 상이한 혼성 구성을 이용한다. 혼성 구성에서, 전력 공급 및 제어 모듈(102)은 레이저 모듈(110)로부터 물리적으로 분리된다. 전술된 바와 같이, 레이저 모듈(110)을 포함하는 핸드피스 조립체(104)는 전력 공급 및 제어 모듈(102)로부터 분리되고 별개여서, 전력 공급 및 제어 모듈(102)이 핸드피스 조립체(104) 내에 일체화되지 않게 된다. 따라서, 레이저 시스템(100)에서, 전력 공급 및 제어 모듈(102)은 핸드피스 조립체(104) 및 레이저 모듈(110)의 모두로부터 분리된다. 또한, 도 1의 예시적인 레이저 시스템(100)에서, 케이블(106)은 파이버 케이블을 포함하지 않아, 레이저 시스템(100)이 전달 시스템으로서 파이버 케이블을 사용하는 제1 전형적인 구성의 실시예들과는 상이하게 된다. 레이저 시스템(100)의 예에서, 어떠한 파이버 케이블도 시스템(100)의 임의의 부분에 사용되지 않는다.
레이저 시스템(100)의 혼성 구성에서, 핸드피스 조립체(104)[케이블 커넥터(108), 레이저 모듈(110) 및 핸드피스(114)를 포함함]는 교체형 상호 교환형 모듈이다. 핸드피스 조립체(104)의 교체형 상호 교환형 성질은 전력 공급 및 제어 모듈(102)의 교체를 필요로 하지 않고 특정 핸드피스 조립체가 시스템(100)으로부터 분리되어 다른 핸드피스 조립체로 교체되게 한다. 핸드피스 조립체(104)의 교체형 상호 교환형 성질은 핸드피스 조립체(104)의 케이블 커넥터(108)에 의해 용이하게 되는데, 이 케이블 커넥터는 핸드피스 조립체(104)가 전력 공급 및 제어 모듈(102)에 착탈식으로 결합되게 한다. 착탈식 결합은 핸드피스 조립체(104)가 전력 공급 및 제어 모듈(102)로부터 용이하게 분리되게 한다. 구체적으로, 예에서, 핸드피스 조립체(104)는 전력 공급 및 제어 모듈(102)로부터 케이블(106)을 분리함으로써 전력 공급 및 제어 모듈(102)로부터 분리된다.
핸드피스 조립체(104)의 교체형 상호 교환형 성질을 더 용이하게 하기 위해, 도 1의 레이저 시스템(100)은 커넥터(108, 122)에 대해 표준화된 커넥터를 이용한다. 이 방식으로, 적절한 표준화된 커넥터를 포함하는 임의의 핸드피스 조립체(104)는 레이저 시스템(100)의 내외로 교환될 수 있고(swapped), 따라서 상이한 파라미터를 갖는 핸드피스 조립체[예를 들어, 상이한 파장의 전자기 에너지(112)를 발생하도록 구성된 핸드피스 조립체]가 시스템(100)에 용이하게 접속 및 분리되게 한다. 핸드피스 조립체(104)와 치과용 의자(120) 사이의 표준화된 커넥터는 또한 시스템(100) 내의 알 수 없는 또는 미인증된 기기들의 작동을 방지한다. 예를 들어, 표준화된 커넥터는 미인증된 또는 비순응 기구 또는 레이저 모듈이 시스템(100)에 접속될 수 없는 것을 보장하기 위한 고유의 디자인을 가질 수도 있다.
도 2a 및 도 2b는 케이블 커넥터(202), 레이저 모듈(206), 핸드피스(208) 및 팁(209)을 포함하는 예시적인 핸드피스 조립체를 도시한다. 도 2a에서, 핸드피스 조립체의 구성 부품들(202, 206, 208, 209)은 분해되어 있고, 도 2b에서, 구성 부품들(202, 206, 208, 209)은 서로 접속되어 단일의 핸드피스 조립체 유닛을 형성한다. 케이블 커넥터(202)는 케이블(204)을 거쳐 전력 공급 및 제어 모듈에 착탈식으로 접속된다[예를 들어, 도 1의 예시적인 레이저 시스템(100)에 도시된 바와 같이]. 케이블 커넥터(202)는 전력 공급 및 제어 모듈로부터 전력 및 제어 신호를 수신하는데 사용된다. 레이저 모듈(206)은 케이블 커넥터(202)에 접속되고, 케이블 커넥터(202)로부터 전력 및 제어 신호를 수신하는데 사용된다. 전력 및 제어 신호에 기초하여, 레이저 모듈(206)은 전자기 에너지를 발생한다. 핸드피스(208)는 레이저 모듈(206)에 접속되고, 레이저 모듈(206)로부터 전자기 에너지를 수신한다. 핸드피스(208)는 타겟 표면(예를 들어, 인간 신체의 조직 표면 또는 다른 부분)에 전자기 에너지를 지향시키는데 사용된다. 전자기 에너지를 타겟 표면에 지향하는데 있어서, 전자기 에너지는 특정 임상 용례를 위해 최적화된 기하학적 형상을 가질 수도 있는 팁(209)을 통해 통과된다.
도 2a 및 도 2b에서, 케이블(204)은 압축 공기, 물 및 전력 및 제어 신호를 전달하기 위한 공기 및 물 채널 및 전기 접속부를 포함한다. 레이저 모듈(206)은 레이저 다이오드, 다이오드-펌핑된 고상 레이저, 플래시램프-펌핑된 고상 레이저, 또는 발광 다이오드를 포함할 수도 있다. 레이저 모듈(206)은 대략 400 nm 내지 3.0 ㎛의 범위의 파장에서 대략 0.1 W 내지 20 W의 범위의 평균 전력을 갖는 전자기 에너지를 발생한다. 레이저 모듈(206)은 연속파(CW) 모드 또는 펄스식 작동 모드에서 작동한다.
일 예에서, 핸드피스(208)는 특정 용례를 위해 설계된 회전형 핸드피스이다. 핸드피스(208)는 광학 요소(예를 들어, 렌즈, 미러, 필터, 빔스플리터, 프리즘, 격자 등)를 포함할 수도 있고, 또는 핸드피스는 어떠한 영구 광학 기기도 갖지 않을 수도 있다. 핸드피스(208)는 오토클레이브 가능(autoclavable)할 수도 있고, 또는 핸드피스(208)는 소독액으로 소독되거나 멸균 슬리브 또는 커버와 함께 사용될 수도 있다.
도 3은 다양한 상호 교환형 레이저 모듈(306A, 306B, 306C) 및 다양한 상호 교환형 핸드피스(308A, 308B, 308C)를 포함하는 예시적인 레이저 시스템(300)을 도시한다. 예시적인 레이저 시스템(300)에서, 전력 공급 및 제어 모듈(310)이 케이블(304)을 거쳐 핸드피스 조립체(305)에 전력 및 제어 신호를 제공하는데 사용된다. 핸드피스 조립체(305)는 케이블 커넥터(302), 레이저 모듈(306), 핸드피스(308) 및 팁(309)을 포함한다. 케이블 커넥터(302)는 케이블(304)을 거쳐 전력 공급 및 제어 모듈(310)에 착탈식으로 결합되고, 전력 공급 및 제어 모듈(310)로부터 전력 및 제어 신호를 수신하는데 사용된다. 케이블 커넥터(302)는 전력 공급 및 제어 모듈(310)의 케이블 커넥터(312)에 정합한다. 핸드피스 조립체(305)의 레이저 모듈(306)은 케이블 커넥터(302)로부터 전력 및 제어 신호를 수신하고, 전자기 에너지를 발생하고, 핸드피스(308)는 레이저 모듈(306)로부터 전자기 에너지를 수신한다. 전력 공급 및 제어 모듈(310)은 치과용 의자 내에 포함될 수도 있기 때문에, 레이저 시스템(300)은 선택적 발스위치(footswitch)(318)를 더 포함한다. 발스위치(318)는 예를 들어 레이저 모듈(306)의 레이저 출력을 작동하는데 사용된다.
핸드피스 조립체(305)는 교체형 상호 교환형 모듈이다. 핸드피스 조립체(305)의 교체형 상호 교환형 성질은 전력 공급 및 제어 모듈(310)의 교체를 필요로 하지 않고 특정 핸드피스 조립체가 시스템(300)으로부터 분리되어 다른 핸드피스 조립체로 교체되게 한다. 유사한 방식으로, 양 레이저 모듈(306) 및 핸드피스(308)는 또한 교체형 및 상호 교환형이다. 레이저 모듈(306)은 케이블 커넥터(302) 및 핸드피스(308)에 착탈식으로 결합된다. 레이저 모듈(306)과 케이블 커넥터(302)와 핸드피스(308) 사이의 착탈식 결합은 레이저 모듈(306)이 핸드피스 조립체(305)로부터 용이하게 제거되게 한다. 또한, 레이저 모듈(306)의 교체형 성질에 기인하여, 시스템(300)의 임의의 다른 구성 요소의 교체를 필요로 하지 않고[예를 들어, 케이블 커넥터(302), 핸드피스(308), 또는 전력 공급 및 제어 모듈(310)의 교체를 필요로 하지 않고] 특정 레이저 모듈이 핸드피스 조립체(305)로부터 제거되어 다른 레이저 모듈로 교체될 수 있다.
레이저 모듈(306)의 교체형 성질은 다양한 상호 교환형 레이저 모듈(306A, 306B, 306C)을 도시하고 있는 도 3에 강조되어 있다. 도 3의 예에서 상이한 레이저 모듈(306A, 306B, 306C)은 상이한 파장에서 전자기 에너지를 각각 발생한다. 예를 들어, 레이저 모듈(306A)은 940 nm의 파장에서 전자기 에너지를 발생하고, 레이저 모듈(306B)은 810 nm의 파장에서 전자기 에너지를 발생하고, 레이저 모듈(306C)은 660 nm의 파장에서 전자기 에너지를 발생한다. 유사한 방식으로, 레이저 모듈(306)은 상이한 레이저 유형을 이용하는 상이한 상호 교환형 레이저 모듈과 함께 동작하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 상호 교환형 레이저 모듈은 레이저 다이오드를 이용하는 레이저 모듈, 다이오드-펌핑된 고상 레이저를 이용하는 레이저 모듈, 플래시램프-펌핑된 고상 레이저를 이용하는 레이저 모듈, 또는 발광 다이오드를 이용하는 레이저 모듈을 포함할 수도 있다.
전술된 바와 같이, 핸드피스(308)는 또한 교체형 및 상호 교환형 모듈이다. 핸드피스(308)는 레이저 모듈(306)에 착탈식으로 결합된다. 핸드피스(308)와 레이저 모듈(306) 사이의 착탈식 결합은 핸드피스(308)가 핸드피스 조립체(305)로부터 용이하게 제거되게 한다. 또한, 핸드피스(308)의 교체형 성질에 기인하여, 시스템(300)의 임의의 다른 구성 요소의 교체를 필요로 하지 않고[예를 들어, 케이블 커넥터(302), 레이저 모듈(306), 또는 전력 공급 및 제어 모듈(310)의 교체를 필요로 하지 않고] 특정 핸드피스가 핸드피스 조립체(305)로부터 제거되어 다른 레이저 모듈로 교체될 수 있다.
핸드피스(308)의 교체형 성질은 다양한 상호 교환형 핸드피스(308A, 308B, 308C)를 도시하고 있는 도 3에 강조되어 있다. 도 3의 예에서 상이한 핸드피스(308A, 308B, 308C)는 상이한 임상 작업(clinical operation)을 위해 각각 구성된다. 예를 들어, 핸드피스(308A)는 수술을 수행하기 위해 구성되고, 핸드피스(308B)는 치아 미백을 위해 구성되고, 핸드피스(308C)는 통증 치료 임상 작업을 위해 구성된다. 상호 교환형 핸드피스(308A, 308B, 308C)는 또한 상이한 기하학적 형상, 상이한 광학 기기 및 다른 다양한 특성을 가질 수도 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 특정의 상호 교환형 레이저 모듈(306A, 306B, 306C)은 단지 특정의 상호 교환형 핸드피스(308A, 308B, 308C)와 함께 사용 가능하고, 그 반대도 마찬가지이다. 예를 들어, 레이저 모듈(306A)이 3개의 핸드피스(308A, 308B, 308C)의 각각과 함께 사용 가능하지만, 레이저 모듈(306C)은 단지 핸드피스(308C)와 함께 사용 가능하다. 그러나, 다른 예에서, 모든 레이저 모듈(306A, 306B, 306C)은 모든 핸드피스(308A, 308B, 308C)와 함께 사용 가능하고, 그 반대도 마찬가지이다. 도 3의 예에서, 수술용 핸드피스(308A)는 교체형 팁(309)을 사용한다. 미백용 핸드피스(308B) 및 통증 제어용 핸드피스(308C)는 팁을 사용하지 않지만 1회용 보호 커버를 사용할 수도 있다.
교체형 및 상호 교환형 핸드피스 조립체(305), 레이저 모듈(306) 및 핸드피스(308)는 레이저 시스템(300)의 경제적 업그레이드를 용이하게 한다. 예를 들어, 신품 레이저 모듈로 고장난 낡은 레이저 모듈을 교체할 수 있고, 이 교체는 시스템(300)의 다른 구성 요소의 교체를 필요로 하지 않는다.
도 4는 치과용 의자(401)와 함께 사용을 위한 예시적인 레이저 시스템(400)을 도시한다. 예시적인 레이저 시스템(400)에서, 전력 공급 및 제어 모듈이 치과용 의자(401)의 부분 내에 일체화된다. 핸드피스 조립체(406)는 케이블 커넥터(410), 상호 교환형 레이저 모듈(412, 414, 416, 418) 및 상호 교환형 핸드피스(420, 422, 424, 426)를 포함한다. 케이블 커넥터(410)는 케이블(408)을 거쳐 전력 공급 및 제어 모듈에 착탈식으로 결합되고, 전력 공급 및 제어 모듈로부터 전력 및 제어 신호를 수신하는데 사용된다. 케이블(408)은 치과용 의자(401)로부터 핸드피스 조립체(406)로 압축 공기 또는 물을 전달하기 위한 공기 채널 또는 물 채널을 포함한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 치과용 의자(401)는 핸드피스 조립체(406)의 레이저 출력을 작동하는데 사용되는 발스위치(403)를 포함한다.
치과용 의자(401)는 기구 터미널(instrument terminal)(402, 404)을 더 포함한다. 기구 터미널(402, 404)은 핸드피스 조립체(406)가 사용중이 아닐 때 핸드피스 조립체(406)를 유지하는데 사용된다. 기구 터미널(402, 404) 중 하나 또는 모두로부터의 센서 신호는 핸드피스 조립체(406)가 기구 터미널(402 또는 404) 상에 포함된 홀더 내에 있는지 여부를 지시한다. 센서 신호는 일 예에서 "대기" 모드와 "준비" 모드 사이에서 레이저 시스템(400)을 자동으로 절환하는데 사용되고, 발스위치(403)로부터의 신호는 레이저 시스템(400)이 "준비" 모드에 있을 때 핸드피스 조립체(406)의 레이저 출력을 작동하는데 사용될 수도 있다. 치과용 의자(401)는 전력 공급 및 제어 모듈로부터 신호를 판독하도록 구성된 사용자 인터페이스를 더 포함한다. 사용자 인터페이스는 핸드피스 조립체(406)가 기구 터미널(402, 404)로부터 제거되어 있을 때를 지시하는 표시를 발생하는데 사용된다.
치과용 의자(401)는 무선 통신 회로(430)를 포함한다. 예를 들어, 전력 공급 및 제어 모듈은 무선 통신 회로(430)를 포함하고, 무선 통신 회로(430)는 무선 리모컨(428)으로부터 신호를 수신하고 또는 네트워크와 통신하는데 사용된다. 무선 리모컨(428)은 핸드피스 조립체(406)의 레이저 출력을 작동하고, 전력 공급 및 제어 모듈로부터 핸드피스 조립체(406)로 다양한 제어 신호를 송신하고, 또는 그렇지 않으면 핸드피스 조립체(406)의 하나 이상의 동작을 제어하는데 사용된다. 무선 리모컨(428)은 예에서, 무선 통신 회로(430)와 무선 방식으로 통신하는 것이 가능한 스마트폰 또는 태블릿 컴퓨터(예를 들어, 안드로이드 운영 체제 또는 애플 iOS 운영 체제를 실행함)이다. 리모컨(428)의 무선 접속 능력이 전술되었지만, 다른 예에서, 리모컨(428)은 유선 제어기여서, 리모컨(428)이 유선 접속을 거쳐 치과용 의자(401) 또는 핸드피스 조립체(406)와 통신하게 된다.
핸드피스 조립체(406)는 교체형 상호 교환형 모듈이다. 유사하게, 핸드피스 조립체(406) 내에 포함된 레이저 모듈 및 핸드피스는 또한 교체형 및 상호 교환형이어서, 양 레이저 모듈 및 핸드피스가 핸드피스 조립체(406)로부터 용이하게 제거되어 다른 호환형 레이저 모듈 및 핸드피스로 각각 교체되게 된다. 레이저 모듈의 교체형 성질은 다양한 상호 교환형 레이저 모듈(412, 414, 416, 418)을 도시하고 있는 도 4에 강조되어 있다. 상이한 레이저 모듈(412, 414, 416, 418)은 상이한 파장에서 전자기 에너지를 각각 발생하고, 상이한 임상 작업을 위해 구성된다. 예를 들어, 레이저 모듈(412)은 암 발견 및 치과용 복합 재료의 경화를 위해 유용한 청색 레이저광을 발생하고, 레이저 모듈(414)은 광방사선 치료 또는 광역학 치료(PDT)를 위해 유용한 적색 레이저광을 발생하고, 레이저 모듈(416)은 통증 치료, 치아 미백 및 수술 용례를 위해 유용한 940 nm에서의 레이저광을 발생하고, 레이저 모듈(418)은 생체자극 용례를 위해 유용한 810 nm에서의 레이저광을 발생한다.
핸드피스는 또한 교체형 및 상호 교환형 모듈이다. 핸드피스의 교체형 성질은 다양한 상호 교환형 핸드피스(420, 422, 424, 426)를 도시하고 있는 도 4에 강조되어 있다. 상이한 핸드피스(420, 422, 424, 426)는 응용 주문형이어서, 이들 핸드피스가 상이한 임상 작업을 위해 구성되게 된다. 예를 들어, 핸드피스(420)는 암 발견 및 치과용 복합 재료의 경화를 위한 레이저 모듈(412)과 함께 사용되고, 핸드피스(422)는 광방사선 치료 또는 광역학 치료(PDT)를 수행하기 위한 레이저 모듈(414)과 함께 사용되고, 핸드피스(424)는 레이저 모듈(416) 또는 레이저 모듈(418)과 함께 사용되고 모듈(416, 418)의 파장 범위에서 임상 작업을 수행하기 위해 구성되고, 핸드피스(426)는 레이저 모듈(416) 또는 레이저 모듈(418)과 함께 사용되고 모듈(416, 418)의 파장 범위에서 임상 작업을 수행하기 위해 구성된다.
도 5는 전력 공급 및 제어 모듈, 핸드피스 조립체 및 핸드피스 조립체 내에 포함된 레이저 모듈을 접속하는데 사용되는 예시적인 케이블 커넥터(502, 504, 508)를 도시한다. 핸드피스 조립체는 케이블 커넥터(504)를 포함하고, 케이블 커넥터(504)는 케이블(506)을 거쳐 전력 공급 및 제어 모듈의 케이블 커넥터(502)에 착탈식으로 결합된다. 케이블 커넥터(504)는 전력 공급 및 제어 모듈로부터 전력 및 제어 신호를 수신하는데 사용된다. 케이블 커넥터(504)는 따라서 전력 및 제어 신호를 수신하고 그 후에 수신된 전력 및 제어 신호를 핸드피스 조립체의 다른 부분에 분배하기 위한 필수 접속부를 포함한다.
핸드피스 조립체의 케이블 커넥터(504)는 전력 공급 및 제어 모듈의 케이블 커넥터(502)에 정합하도록 설계된다. 정합 커넥터(502, 504)에 의해, 다양한 신호 및 물질들이 전력 공급 및 제어 모듈(또는 전력 공급 및 제어 모듈을 수용하는 치과용 의자)과 핸드피스 조립체 사이에 운반된다. 커넥터(502, 504)는 표준화된 커넥터이고, 적절한 표준화된 커넥터를 포함하는 임의의 핸드피스 조립체가 시스템 내외로 교환될 수 있다. 이는 상이한 파라미터를 갖는 핸드피스 조립체가 시스템으로부터 용이하게 접속 및 분리되게 한다. 표준화된 커넥터(502, 504)는 또한 시스템 내의 알 수 없는 또는 미인증된 기기의 작동을 방지한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 표준화된 커넥터(502, 504)는 레이저 전력 제어 신호("전력"), 공기 흡기 및 배기("흡기" 및 "배기"), 식별 코드 신호("ID"), 서미스터(thermistor)로부터의 신호("서미스터"), 포토다이오드로부터의 신호("포토다이오드"), 발광 다이오드로부터의 신호("LED") 및 조준빔(aiming beam)("조준")을 전달하기 위한 접속부 또는 채널을 포함한다. 서미스터로부터의 신호는 레이저 모듈 내에 또는 부근에 포함된 서미스터로부터 제공된다. 서미스터로부터의 신호는 핸드피스 조립체로부터 전력 공급 및 제어 모듈에 전송된 피드백 신호의 예이다. 포토다이오드로부터의 신호는 레이저 모듈 내에 또는 부근에 포함된 포토다이오드로부터 제공된다. 포토다이오드로부터의 신호는 레이저 모듈의 출력 전력을 지시하는데 사용된 다른 피드백 신호이다. 유사하게, 식별 코드 신호는 레이저 모듈로부터 전력 공급 및 제어 모듈에 송신된 피드백 신호이고, 핸드피스 조립체 내에 포함된 레이저 모듈을 식별하는데 사용된다. 전술된 피드백 신호들에 대조적으로, 조준빔은 전력 공급 및 제어 모듈로부터 핸드피스 조립체로 전송된다. 조준빔은 레이저 모듈의 출력을 조준하는데 사용될 수도 있는 가시광빔이다. 발광 다이오드로부터의 신호는 또한 전력 공급 및 제어 모듈로부터 핸드피스 조립체로 전송되고, 시스템이 "준비" 모드에 있는 것을 지시하는데 사용될 수도 있다(예를 들어, 신호는 "준비" 모드를 지시하기 위해 핸드피스 조립체 및 전력 공급 및 제어 모듈에서 LED를 턴온할 수도 있음).
케이블(506)은 사용자의 이동의 융통성을 보장하기 위한(예를 들어, 작업 영역 내에서의 치과의사의 이동의 융통성을 보장하기 위한) 일체형 전기 및 공기 라인을 포함한다. 핸드피스 조립체의 케이블 커넥터(504)는 또한 레이저 모듈의 커넥터(508)에 정합하여, 전술된 신호 및 물질들(예를 들어, 서미스터로부터의 신호, 포토다이오드로부터의 신호, 조준빔, 식별 코드 신호, 레이저 전력 제어 신호 및 공기 흡기 및 배기)이 레이저 모듈과 핸드피스 조립체의 케이블 커넥터(504) 사이에 전달될 수 있게 된다.
도 6은 치과용 의자(602)의 계기 패널(604), 전력 공급 및 제어 모듈(608) 및 핸드피스 조립체(615) 사이의 예시적인 접속부들을 예시하는 예시적인 레이저 시스템(600)을 도시한다. 도 6에서, 전력 공급 및 제어 모듈(608)의 케이블 커넥터(614, 616, 620), 핸드피스 조립체(615) 및 레이저 모듈은 각각 도 5를 참조하여 전술된 것들과 유사하다. 핸드피스 조립체(615)의 케이블 커넥터(616)는 전력 공급 및 제어 모듈(608)의 케이블 커넥터(614)에 정합하도록 설계된다. 정합 커넥터(614, 616)에 의해, 다양한 신호 및 물질들은 전력 공급 및 제어 모듈(608)과 핸드피스 조립체(615) 사이에 운반된다. 구체적으로, 커넥터(614, 616)는 레이저 전력 제어 신호, 공기 흡기 및 배기, 식별 코드 신호, 서미스터로부터의 신호, 포토다이오드로부터의 신호, 발광 다이오드로부터의 신호 및 조준빔을 전달하기 위한 접속부 또는 채널을 포함한다. 이들 신호 및 물질들은 케이블(618)을 통해 전달된다. 핸드피스 조립체(615)의 케이블 커넥터(616)는 또한 레이저 모듈의 커넥터(620)에 정합한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 치과용 의자(602)의 계기 패널(604)은 공기 흡기 및 배기를 케이블 커넥터(614)에 제공하는데 사용된다.
전력 공급 및 제어 모듈(608)은 케이블 커넥터(614)에 접속을 위한 커넥터를 포함하고, 따라서 레이저 전력 제어 신호, 발광 다이오드로부터의 신호 및 조준빔을 전송하고, 식별 코드 신호, 서미스터로부터의 신호 및 포토다이오드로부터의 신호를 수신하도록 구성된다. 전력 공급 및 제어 모듈(608)은 또한 계기 패널(604), 발스위치(606) 및 리모컨(612)에 접속된다. 치과용 의자(602)의 계기 패널(604)은 DC 공급 전압 및 센서 출력을 전력 공급 및 제어 모듈(608)에 제공한다. DC 공급 전압은 구동 전류를 핸드피스 조립체(615) 내에 포함된 레이저 모듈에 제공하기 위해 전력 공급 및 제어 모듈(608)에 의해 사용된다. 센서 출력은 핸드피스 조립체(615)가 치과용 의자(602) 상에 포함된 홀더 내에 있는지 여부를 지시하고, 센서 출력은 일 예에서 레이저 시스템(600)을 "대기" 모드와 "준비" 모드 사이에서 자동으로 절환하는데 사용된다.
발스위치(606)는 전력 공급 및 제어 모듈(608)에 신호를 제공하고, 여기서 신호는 레이저 시스템(600)이 "준비" 모드에 있을 때 핸드피스 조립체(615)의 레이저 출력을 작동하는데 사용된다. 리모컨(612)은 또한 전력 공급 및 제어 모듈(608)에 신호를 제공한다. 리모컨(612)은 유선 접속부를 거쳐 전력 공급 및 제어 모듈(608)에 접속되어 있는 것으로서 도시되어 있지만, 리모컨(612)은 또한 무선 접속을 거쳐 전력 공급 및 제어 모듈(608)에 접속될 수도 있다. 예를 들어, 전력 공급 및 제어 모듈(608)은 리모컨(612)과 무선 통신을 용이하게 하기 위한 안테나(610)를 포함한다. 리모컨(612)은 핸드피스 조립체(615)의 레이저 출력을 작동하고, 다양한 제어 신호가 전력 공급 및 제어 모듈(608)로부터 핸드피스 조립체(615)로 송신되게 하고, 또는 그렇지 않으면 핸드피스 조립체(615)의 하나 이상의 동작을 제어하는데 사용된다.
본 발명이 그 특정 실시예를 참조하여 상세히 설명되었지만, 다양한 변경 및 수정이 실시예의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않고 거기에 행해질 수 있다는 것이 통상의 기술자에 명백할 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위 및 이들의 등가물의 범주 내에 있으면 본 발명의 수정 및 변형을 커버하는 것으로 의도된다. 예를 들어, 본 발명은 치과 또는 의료 기기의 견지에서 설명되었지만, 본 명세서에 설명된 시스템은 치과 및 의료 용례 이외의 용례를 갖는다는 것이 통상의 기술자에 명백할 것이다.
본 명세서의 상세한 설명 및 이어지는 청구범위 전체에 걸쳐 사용될 때, 단수 표현의 의미는 문맥상 명백히 달리 지시되지 않으면, 복수 언급을 포함한다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 본 명세서의 상세한 설명 및 이어지는 청구범위 전체에 걸쳐 사용될 때, "~내에"의 의미는 문맥상 명백히 달리 지시되지 않으면, "~내에" 및 "~상에"를 포함한다. 또한, 본 명세서의 상세한 설명 및 이어지는 청구범위 전체에 걸쳐 사용될 때, "각각"의 의미는 문맥상 명백히 달리 지시되지 않으면, "각각의 모든"을 필요로 하는 것은 아니다. 마지막으로, 본 명세서의 상세한 설명 및 이어지는 청구범위 전체에 걸쳐 사용될 때, "및" 그리고 "또는"의 의미는 접속적(conjunctive) 및 이접적(disjunctive)의 모두를 포함하고, 문맥상 표현적으로 달리 지시되지 않으면 상호 교환 가능하게 사용될 수도 있고, 구문 "~을 배제하는"은 단지 이접적 의미가 적용될 수 있는 상황을 지시하는데 사용될 수도 있다.

Claims (1)

  1. 타겟 표면을 레이저 치료하기 위한 핸드피스 조립체이며,
    전력 공급 및 제어 모듈에 착탈식으로 결합된 케이블 커넥터로서, 상기 케이블 커넥터는 상기 전력 공급 및 제어 모듈로부터 전력 및 제어 신호를 수신하도록 구성되는 케이블 커넥터와,
    상기 케이블 커넥터로부터 전력 및 제어 신호를 수신하고 수신된 전력 및 제어 신호에 기초하여 전자기 에너지를 발생하도록 구성된 레이저 모듈로서, 상기 레이저 모듈은 상기 케이블 커넥터 및 핸드피스에 착탈식으로 결합되어 상기 레이저 모듈이 상기 핸드피스 조립체로부터 제거될 수 있게 하는 교체형 모듈이고, 상기 교체형 모듈은 특정 레이저 모듈이 상기 핸드피스 조립체로부터 제거되어 다른 레이저 모듈로 교체될 수 있게 하는 레이저 모듈과,
    상기 레이저 모듈로부터 전자기 에너지를 수신하고 상기 전자기 에너지를 상기 타겟 표면에 지향하도록 구성된 핸드피스를 포함하는 핸드피스 조립체.
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