KR20220056179A - 치료용 레이저와 중합 광을 결합한 시스템 - Google Patents

치료용 레이저와 중합 광을 결합한 시스템 Download PDF

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차오후이 린
덴센 카오
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카오 그룹, 인코포레이티드
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Abstract

다중 주파수 레이저 모듈(312)의 사용 및 방출기 헤드(304)의 선택은 광범위한 의료 및 치과 시술에 사용될 수 있는 시스템(300)을 허용한다. 각각의 시스템(300)은 동일한 레이저 모듈(312)을 사용하면서 중합 광, 절단 레이저, 또는 임의의 다른 치료 에너지 방출 중에서 선택하기 위한 복수의 방출기 헤드(304)를 갖는다. 방출기 헤드의 다양한 구조와 레이저 모듈 및 연결 전략이 개시된다.

Description

치료용 레이저와 조명을 결합한 시스템
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2019년 7월 29일에 출원된 이전에 출원된 미국 출원 번호 62/879,898의 비 가출원 완전성으로서 우선권을 주장하고, 그 전체가 참조에 의해 본 명세서에 통합된다.
발명의 분야
본 발명은 의료, 치과, 및 산업 기구 분야에 관한 것으로서, 특히 치료용 레이저 또는 중합 광으로서 복사 에너지를 교대로 방출할 수 있는 시스템에 관한 것이다.
지난 수십 년 동안, 인류는 특히 의료 및 치과 분야에서 다수의 목적을 위해 복사 에너지의 힘을 이용했다. 중합 광은 다양한 산업 분야에서 광활성 재료를 사용하는데 필수적인 도구이다. 특히, 중합 광은 개업의가 치과에서 복합 재료, 접착제 및 다른 재료를 치료하는데 사용하는 일상적인 도구이다. 중합 광은 고출력 병렬 빔, 조정 가능한 빔 크기, 10 내지 20mm 사이의 발광 위치에서 광 저하가 없고, 유선 또는 배터리 전원 작동으로 컴팩트한 것이 바람직하다. LED를 광원으로 사용하는 중합 광은 오늘날 업계에서 널리 사용된다. 다이오드 레이저는 다양한 파장 범위에서 고급 다이오드 레이저의 개발로 광을 중합하기 위한 대체 광원이 될 수 있다. 다이오드 레이저는 치과 및 의학에서 수술, 통증 관리, 치유, 응고 등의 치료 응용 분야를 위한 광원으로도 사용할 수 있다.
역사적으로, 의사는 다양한 목적을 위해 별도의 장치를 필요로 한다(즉, 절단 또는 다른 치료 목적을 위한 레이저 및 재료 조작을 위한 중합 광). 본 발명은 이러한 기능을 단일 장치에 결합한다. 치료용 레이저 및 다른 복사 에너지 기능 모두에 대해 동일한 장치를 사용하면 귀중한 바닥 공간을 절약하고 시술자가, 레이저의 절단 능력 및 예를 들어 중합 광의 보다 약한 효과가 모두 필요할 수 있는 시술 중에 동일한 도구를 사용할 수 있다.
공지된 유형의 치료용 레이저 및 중합 광에 내재된 전술한 단점의 관점에서, 개선된 치료용 레이저 및 중합 광의 조합은 둘 모두의 필수 도구로서 작동하는 시스템을 제공할 수 있다. 이러한 조합은 다음 목표를 충족해야 한다: 효과적인 레이저 및 효과적인 중합 광 기능을 제공하며, 두 기능 중 하나의 활성화가 간단하고 직관적이며 효율적이고, 최종 유닛은 명시된 기능 중 하나를 단독으로 수행한 유닛("독립형 유닛")으로서 훨씬 더 많은 바닥 또는 다른 작업 공간을 차지하지 않고, 독립형 유닛에 비해 합리적으로 저렴하고, 복잡성과 비용을 최소화하기 위해 간단하고 효율적으로 조립할 수 있다. 이와 같이, 새롭고 개선된 복사 에너지 시스템은 이러한 목적을 달성하기 위해 레이저 소스로부터의 레이저 출력에 영향을 미치는 선택 가능한 방출기 헤드 또는 팁과 결합된 레이저 소스를 포함할 수 있다.
따라서 본 발명의 더 중요한 특징은 다음의 더 상세한 설명이 더 잘 이해될 수 있고 본 기술 분야에 대한 현재의 기여가 더 잘 이해될 수 있도록 개략적으로 설명되었다. 본 발명의 추가적인 특징은 이하에서 설명될 것이며, 이어지는 청구범위의 주제를 형성할 것이다.
본 발명의 많은 목적은 다음의 설명 및 첨부된 청구범위로부터 나타나며, 본 명세서의 일부를 형성하는 첨부 도면을 참조하며, 여기서 유사한 참조 부호는 여러 도면에서 대응하는 부분을 지정한다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예를 상세히 설명하기 전에, 본 발명은 이하의 설명에 기재되거나 도면에 예시된 구성요소의 배열 및 구성의 세부사항에 대한 적용으로 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 본 발명은 다른 실시예가 가능하고 다양한 방식으로 실시 및 수행될 수 있다. 또한, 본 명세서에 사용된 어구 및 용어는 설명을 위한 것이며 제한하는 것으로 간주되어서는 안 됨을 이해해야 한다.
이와 같이, 당업자는 본 개시의 기초가 되는 개념은 본 발명의 여러 목적을 수행하기 위한 다른 구조, 방법 및 시스템의 설계를 위한 기초로서 쉽게 이용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 그러므로, 청구범위가 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 한, 그러한 등가 구성을 포함하는 것으로 간주되는 것이 중요하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예로서, 중합 광 헤드를 사용하는 조합 치료용 레이저 및 중합 광 시스템의 개략도이다.
도 2는 도 1의 개략도로서, 치료용 레이저와 중합 광 시스템의 조합이 절단 레이저 헤드를 사용하는 경우이다.
도 3은 도 1의 개략도로서, 치료용 레이저와 중합 광 시스템의 조합이 확산 레이저 헤드를 사용하는 경우이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예로서, 중합 광 헤드를 사용하는, 치료용 레이저 및 중합 광 시스템의 조합의 개략도이다.
도 5는 도 4의 개략도로서, 치료용 레이저와 중합 광 시스템의 조합이 절단 레이저 헤드를 사용하는 경우이다.
도 6은 도 4의 개략도로서, 치료용 레이저와 중합 광 시스템의 조합이 확산 레이저 헤드를 사용하는 경우이다.
도 7은 치료용 레이저 및 중합 광 헤드를 갖는 중합 광 시스템의 조합의 일 실시예를 도시하는 개략도이다.
도 8은 도 7의 치료용 레이저 및 중합 광 시스템의 조합으로서, 대체 중합 광 부착 헤드를 포함한다.
도 9는 도 7의 치료용 레이저 및 중합 광 시스템의 조합으로서, 다른 대체 중합 광 부착 헤드를 포함한다.
도 10은 도 7의 치료용 레이저 및 중합 광 시스템의 조합으로서, 추가 대체 중합 광 부착 헤드를 포함한다.
도 11은 도 7의 치료용 레이저 및 중합 광 시스템의 조합으로서, 또 다른 대체 중합 광 부착 헤드를 포함한다.
도 12는 도 7의 치료용 레이저 및 중합 광 시스템의 조합으로서, 치료용 절단 레이저 헤드의 실시예가 있다.
도 13은 도 7의 치료용 레이저 및 중합 광 시스템의 조합으로서, 치료용 대면적 레이저 헤드의 실시예가 있다.
도 14는 치료용 레이저 및 중합 광 시스템의 조합의 실시예를 이용하는 데스크탑 시스템의 개략도이다.
도 15는 치료용 레이저 및 중합 광 시스템의 조합에 사용하기 위한 다이오드 레이저 모듈의 개략도이다.
도 16은 치료용 레이저 및 중합 광 시스템의 조합에 사용하기 위한 대안적인 다이오드 레이저 모듈을 도시하는 개략도이다.
도 17은 치료용 레이저 및 중합 광 시스템의 조합에 사용하기 위한 배터리 부착물의 일 실시예를 도시하는 개략도이다.
도 18은 치료용 레이저 및 중합 광 시스템의 조합에 사용하기 위한 헤드 부착물의 일 실시예를 도시하는 개략도이다.
이제 도면을 참조하여, 치료용 레이저 및 중합 광 시스템 조합의 다수의 실시예가 여기에 설명된다. 본 명세서에서 사용된 관사 "a", "an" 및 "the"는 내용이 달리 명시하지 않는 한 복수의 지시 대상을 포함한다는 점에 유의해야 한다.
도 1에서, 중합 광 및 레이저 시스템(100)은 금속, 플라스틱, 합성물 또는 다른 내구성 재료로 제조될 수 있는 메인 핸드피스 본체(101)를 특징으로 한다. 중합 광 방출기 헤드(102)는 광 출구(103)를 포함한다. 일부 실시예에서, 광 출구(103)는 중합 헤드(102)의 수평 축(도 1의 점선)에 대해 0 내지 90도 각도로 기울어질 수 있다. 중합 헤드(102)는 또한 금속, 플라스틱, 합성물, 또는 임의의 다른 내구성 재료로 제조될 수 있다. 중합 헤드(102)는 본체(101)를 중심으로 회전될 수 있고 이로부터 제거될 수 있다. 디스플레이(104)는 광 작동 상태를 보여줄 수 있다. 이 디스플레이(104)는 LCD, OLED, LED 모듈, 또는 임의의 다른 유형의 디스플레이일 수 있다. 광 활성화(105), 타이머(106) 및 작동 모드 조정(107)을 위한 다양한 선택 버튼이 제공될 수 있고, 이는 각각 고유한 주파수를 갖는 레이저 모듈 상의 복수의 레이저 방출 칩 중 하나의 활성화를 포함할 수 있다. 주 전원 켜기/끄기 스위치(108) 및 비상 정지 스위치(109)는 광 작동을 중지하는데 사용될 수 있다. 광은 AC/DC 전원 또는 배터리로 전원을 공급할 수 있다. AC/DC 전원을 사용하는 경우, 전원을 광에 직접 연결할 수 있다. 대안적으로, 재충전 가능한 배터리(110)는 본체(101)로부터 탈부착될 수 있다. 배터리(110)를 위한 충전 스테이션(111)이 제공될 수 있고, 이에 의해 배터리(110) 또는 본체(101)를 위한 공간(112)이 제공될 수 있다. 배터리(110)는 접촉 또는 무선 유도 충전을 통해 충전되거나 코드를 장치에 연결하여 충전할 수 있다. 시스템 상태, 특히 잠재적인 광 출력 강도는 광 강도 창(114) 및 표시기(113)가 제공될 수 있으므로 충전 스테이션(111)에서 측정될 수 있다. 충전 스테이션(111)은 AC 벽면 플러그(115)가 있는 코드에 의해 전력을 공급받을 수 있다.
도 2는 도 1에 기술된 시스템 상의 방출기 헤드를 변경함으로써 달성되는 치료용 레이저 시스템(120)을 도시한다. 도시된 실시예는 광의 헤드가 다양한 치료 목적에 유용한 치료용 절단 헤드를 사용하는 것으로 변경된 것을 제외하고는 동일하다. 헤드(121)의 본체(122)는 금속, 플라스틱, 합성물 또는 다른 내구성 재료로 제조될 수 있다. 헤드(121)의 한쪽 끝은 시스템의 본체에 부착되고 다른 쪽 끝은 광섬유(124)가 압출되는 캐뉼러 부분(123)을 특징으로 한다. 캐뉼러 부분(123)은 금속 또는 플라스틱으로 제조될 수 있으며 원하는 대로 임의의 각도로 구부릴 수 있다. 섬유(124)는 100 마이크로미터만큼 작은 크기를 가질 수 있지만 전체 헤드(121)는 빔의 다른 크기 또는 모양을 전달하도록 구성될 수 있다.
치료 시스템(130)의 대안적인 배열은 넓은 영역의 빔을 갖는 치료용 헤드를 특징으로 할 수 있다(도 3). 도 2에 도시된 시스템(120)과 같이, 이 치료용 레이저 시스템(130)은 도 1 및 도 2에 기술된 시스템의 방출기 헤드를 변경함으로써 달성될 수도 있다. 광의 헤드가 다른 치료용 헤드(131)로 변경된 것을 제외하고는 모든 실시예가 동일하다. 이 실시예에서, 다른 치료 목적을 위한 헤드(131)는 금속, 플라스틱, 합성물, 또는 임의의 다른 내구성 재료로 제조될 수 있는 본체(132)를 특징으로 한다. 광은 원뿔(133)에서 헤드(134)를 빠져나가며, 그 크기와 모양은 원뿔(133)의 크기와 모양에 따라 변경될 수 있다.
한편, 도 1 내지 도 3에 도시된 실시예는 주로 다른 목적에 시스템을 적용하기 위해 대체 헤드에 의존하며, 전원 제어 장치(107)도 주어진 목적에 맞게 시스템을 미세 조정하기 위해 제공된다. 이 제어 장치(107)는 시스템이 다른 헤드의 사용에 전적으로 의존하면서 목적을 위해 기능할 수 있으므로 선택 사항이다. 도 4 내지 도 6은 전원 제어 스위치 없이 광원으로 다이오드 레이저를 사용하는 치료 시스템과 광을 치료하기 위한 발명된 시스템의 다른 개략도를 보여준다. 도 4는 중합 광 시스템이고 도 5 및 도 6은 각각 치료용 레이저 시스템이다.
도 4에서, 중합 광(200)이 제공되며, 여기서 (201)은 본체이고 광 출구(203)를 갖는 중합 광 방출기 헤드(202)가 있다. 이전 실시예에서와 같이, 출구(203)의 방향은 중합 헤드(202)의 수평 축(도 2의 점선)에 대해 0 내지 90도 범위에서 θ 각도를 이룰 수 있다. 이전 실시예에서와 같이, 중합 광(200)는 금속, 플라스틱, 복합재 및 다른 내구성 재료로 구성될 수 있고 중합 헤드는 본체 주위로 회전될 수 있고 본체로부터 제거될 수 있다. 단일 전원 버튼(204)에는 여러 기능이 제공될 수 있다. 버튼(204)은 고정된 시간 동안 광을 켜고 끌 수 있거나 주파수 옵션을 순환할 수 있다. 버튼(204)은 배터리 상태 및 발광 상태를 다른 색상으로 표시하기 위해 다중 색상 백라이트를 가질 수 있다. 발명된 광은 AC/DC 전원 또는 배터리로 전원을 공급할 수 있다. AC/DC 전원을 사용하는 경우 전원을 직접 광에 꽂을 수 있으며 전원 플러그를 주 전원 스위치 및 비상 정지용으로 사용할 수 있다. 유닛은 또한 본체(201)를 부착하고 쉽게 탈부착할 수 있고 또한 주 전원 스위치 및/또는 유닛의 비상 정지 역할을 하는 배터리(205)로 전원이 공급되는 배터리일 수 있다. 배터리 또는 유닛의 본체를 위한 개구(207)가 있는 충전 스테이션(206)이 또한 제공될 수 있다. 충전 스테이션(206)은 벽면 플러그(210)가 있는 코드에 의해 전원이 공급된다. 배터리(205)는 접점 또는 무선 유도 충전이 있는 스테이션에서 충전하거나 장치를 전원 공급 장치에 직접 연결하여 충전할 수 있다. 도 1 내지 도 3에 도시된 이전 실시예와 같이, 시스템 상태는 제공된 광도 창(209) 및 표시기(208)를 통해 측정되고 보고될 수 있다.
치료 절단 레이저 시스템(220)은 시스템(도 5)의 방출기 헤드(221)를 변경함으로써 달성된다. 치료용 방출기 헤드는 금속, 플라스틱, 합성물, 및 임의의 다른 내구성 재료로 제조될 수 있는 본체(222)를 특징으로 하고, 광섬유(224)가 캐뉼러 부분으로부터 압출되는 캐뉼러 부분(223)을 특징으로 한다. 캐뉼러 부분(223)은 금속 또는 플라스틱으로 제조될 수 있고 원하는 대로 임의의 각도로 구부릴 수 있다. 섬유(224)는 100 마이크로미터만큼 작을 수 있다. 제1 시스템 실시예에서와 같이, 헤드(221)는 빔의 상이한 크기/형상을 전달하기 위해 상이한 구성을 이용할 수 있다.
도 6은 대형 빔 치료 시스템(230)을 도시한다. 이 실시예는 헤드(231)가 치료 목적으로 큰 빔을 방출한다는 점을 제외하고는 앞의 두 가지와 동일하다. 이전과 같이 본체(232)는 금속, 플라스틱, 합성물 및 다른 내구성 재료로 제조될 수 있다. 원뿔(233)이 광 출구(234)에 위치하여 더 넓은 빔의 통과를 허용한다. 빔 크기는 출구의 크기와 모양에 영향을 받을 수 있다.
다양한 기능을 위한 헤드에 대한 많은 잠재적인 설계가 있다. 도 7 내지 도 11은 광 헤드를 경화시키기 위한 다양한 실시예를 도시하는 반면, 도 12 및 도 13은 치료용 헤드를 도시한다. 이들 설계는 예시적이며, 반드시 서로 작동하는 것은 아니지만, 본 발명의 실시에 이용될 수 있는 많은 설계 중 일부를 묘사하기 위해 도시되어 있다. 도 7에서, 시스템 핸드피스(300)의 일 실시예는 제어 버튼(302) 및 디스플레이(303)를 갖는 메인 핸드피스 하우징(301)을 특징으로 한다. 헤드 하우징(304)은 핸드피스 본체(301)로부터 제거 가능하고 교환 가능하며 배터리 또는 AC/DC 전원 공급 장치와 같은 다른 전원 공급 장치(305)도 제공된다. 제어 회로(306)는 광출력, 레이저 동작 제어(시간 포함), 출력 전력, 맥박수, 배터리 상태, 및 광 중합 및 레이저 시스템 작동에 필요한 다른 특징을 제어한다. 제어 회로에서 다른 구성 요소로의 연결이 있다: (307)은 레이저 모듈(312)에 대한 연결부이고; (308)은 배터리 또는 AC/DC 전원 공급 장치(305)에 대한 연결부이고; (309)는 디스플레이(303)에 대한 연결부이고; (310)은 제어 버튼(302)에 대한 연결부를 나타낸다. 레이저 모듈(312)은 방열판(311)에 이상적으로 장착된다. 이때, 광섬유(313), 시준 렌즈(316) 및 반사기(318)를 포함하는 광학 시스템은 레이저 모듈(312)에서 방출된 광을 시준된 빔(319)으로 변환한다. 레이저 모듈(312)에 부착된 섬유(313)는 처음에 방출된 광을 수집하고 빔(315)을 시준 렌즈(316)로 보낸 다음 중합 작업에 필요한 시준된 평행 빔(317)으로 빔을 변환한다. 섬유(313)는 페룰로 종단되거나 섬유 측에 쪼개진 인터페이스가 있는 독립형일 수 있다. 섬유(313)의 길이는 헤드(304)의 요구 사항에 따라 다르다. 섬유의 크기 또는 직경은 50~1000 μm 범위일 수 있다. 홀더(314)는 섬유(313)를 제 위치에 유지하기 위해 사용될 수 있다. 광섬유 끝에서 렌즈의 위치는 시준 렌즈(316)의 초점 거리에 따라 달라지며 평행 빔(317)의 크기는 시준 렌즈(316)의 직경에 따라 달라진다. 평행 빔(317)은 헤드(304)의 기하학적 구조에 필요한 대로 빔(317)을 회전시키는 반사기(318)로 이동한다. 도시된 반사기(318)는 완드 출구(320)에 도달하기 위해 빔(319)을 형성하기 위해 광 빔을 90도 방향으로 돌리기 위해 렌즈(316)에 대해 45도 각도로 위치된다. 반사기(318)의 위치 또는 각도는 다른 방향으로 그리고 다른 각도를 따라 광을 전도하도록 변할 수 있다. 렌즈와 반사경 사이의 거리는 헤드 길이 요구 사항에 따라 다르다. 광 검출기(321)는 광 강도를 측정하고 연결(322)을 통해 신호를 제어 회로(306)로 피드백하기 위해 제공될 수 있으며, 그러면 이 피드백 신호에 기초하여 광 강도를 조정할 수 있다. 섬유 홀더(314) 이후의 모든 구성 요소는 헤드 하우징(304)에 있으며 헤드와 함께 핸드피스 본체(301)에서 제거될 수 있다.
도 8은 대안적인 중합 광 헤드 설계(400)을 활용하는, 도 7과 동일한 시스템을 도시한다. 레이저 모듈(412)이 섬유(413)를 통해 레이저 빔(415)을 방출한 후, 빔(415)은 출구에 근접하게 위치된 렌즈(416)를 향해 빔(417)을 지향시키는 반사기(418)로 이동한다. 시준 렌즈(416)는 빔(417)을 중합 적용 분야에 사용하기 위해 평행 빔(419)으로 변환한다. 섬유 홀더(414) 이후의 모든 구성 요소는 헤드 하우징(404)에 있으며 핸드피스에서 헤드와 함께 제거될 수 있다. 레이저 모듈(412)에서 방출된 광을 평행 빔(419)으로 변환하는 광학 시스템은 섬유(413), 반사기(418), 시준 렌즈(416)를 포함한다.
도 9는 또한 대안적인 중합 광 헤드 설계(500)을 활용하는, 도 7에서와 동일한 시스템을 도시한다. 이 실시예에서 레이저 모듈(512)은 빔(513)을 렌즈(514)로 방출한다. 빔(513)은 타원형인 것이 일반적이다. 렌즈(514)는 빔(513)을 한 지점에 초점을 맞춘 다음 원형 빔(515)으로 초점을 맞출 수 있다. 광선(515)을 평행 광선(517)으로 변환하는 시준 렌즈(516)가 있다. 서로에 대한 렌즈 및 레이저 모듈(312)의 위치는 초점 거리에 따라 달라지며 평행 빔의 크기는 렌즈(516)의 직경에 따라 달라진다. 렌즈(514) 및 (516)은 레이저 모듈(512)에서 직접 방출된 광으로부터 평행한 빔을 달성하는 설계에 따라 단일 렌즈일 수 있다. 평행 빔(517)은 반사 빔(519)을 완드 출구(520)로 안내하는 반사기(518)로 이동한다. 레이저 모듈(512) 이후의 구성요소는 헤드 하우징(504)에 있으며 핸드피스에서 제거될 수 있다. 레이저 모듈(512)에서 방출된 광을 평행 빔(519)으로 변환하는 광학 시스템은 렌즈(514, 516), 반사기(518)를 포함한다.
도 10은 또한 또 다른 대체 중합 광 헤드 설계(600)을 활용하는, 도 7에서와 동일한 시스템을 도시한다. 이 실시예에서, 섬유(613)는 레이저 모듈(612)에 부착될 수 있고 헤드(604)의 단부를 향해 연장된다. 그런 다음 90도 회전(615)하고 광 출구를 가리킨다. 레이저 모듈(612)에서 방출된 광선은 섬유(613)를 이동하여 광선(617)으로 방출된다. 출구에 위치한 시준 렌즈(616)는 레이저 빔을 평행 빔(619)으로 변환한다. 중합 헤드의 수평 축에 대한 광 출사 방향은 섬유 각도(615)에 의해 결정된다. 광섬유 홀더(614) 이후의 구성요소는 하우징에 있으며 핸드피스에서 제거될 수 있는 반면, 홀더(614)는 레이저 모듈(612)에서 연장되는 광섬유(613)의 길이를 안정화하기 위해 제공된다. 레이저 모듈(612) 평행 빔(619)에서 방출된 광을 변환하는 광학 시스템은 섬유 부품(613, 615) 및 시준 렌즈(616)를 포함한다.
도 11은 또한 다른 대체 중합 광 헤드 설계(700)을 활용하는, 도 7에서와 동일한 시스템을 도시한다. 이 실시예에서, 방열판(711)은 그 길이의 대부분을 따라 헤드 하우징(704) 내부에 위치된다. 모듈 연결부(707)도 마찬가지로 헤드 하우징(704)으로 연장된다. 레이저 모듈(712)은 방열판(711) 및 연결부(707)에 부착되어 빔(713)을 방출한다. 빔은 헤드 하우징의 출구에 있는 시준 렌즈(716)로 이동한다. 렌즈(716)는 레이저 빔을 평행 빔(719)으로 변환한다. 중합 헤드의 수평 축에 대한 광 출사 방향은 레이저 모듈(712)과 렌즈(716)의 위치에 의해 결정된다. 레이저 모듈(712), 연결부 및 렌즈(716)는 하우징(704)의 일부이며 필요한 경우 핸드피스에서 제거할 수 있다. 레이저 모듈(712)에서 방출된 광을 평행 빔(719)으로 변환하는 광학 시스템은 시준 렌즈(716)를 포함한다.
도 12는 또한 수술 또는 다른 치료 용도(800)에 사용하기 위한 치료용 레이저 헤드를 활용하는 도 7에서와 동일한 시스템을 도시한다. 레이저 모듈(812)은 방열판(811)에 장착되고 섬유(813)가 부착되어 있다. 섬유(813)는 페룰로 종단되거나 섬유 측면에 쪼개진 인터페이스가 있는 독립형일 수 있으며 섬유의 크기 또는 직경은 50 내지 1000μm 범위일 수 있다. 홀더(814)는 광섬유(813)를 제 위치에 고정하고 커플러(815)는 레이저 모듈(812)의 광섬유(813)를 헤드 하우징(804)의 광섬유(816)에 정렬하기 위해 제공된다. 헤드 섬유(816)는 또한 페룰로 종단되거나 쪼개진 인터페이스로 독립형일 수 있다. 커플러(815)는 두 개의 광섬유를 정렬하고 광섬유(813)에서 헤드 광섬유(816)로 전송된 레이저 빔이 최소 손실을 갖도록 하기 위해 엄격한 허용 오차를 가져야 한다. 커플러(815)는 광섬유(813)와 헤드 광섬유(816) 사이에 선택적 렌즈(817)를 특징으로 할 수 있다. 렌즈(817)는 전송 효율을 증가시키기 위해 섬유들 사이의 광을 결합할 수 있다. 헤드 섬유(816)는 튜브(818)를 구부림으로써 원하는 대로 헤드 섬유(816)를 임의의 각도로 구부리기 위해 사용될 수 있는 구부릴 수 있는 튜브(818)를 통해 하우징(804)의 외부로 추가로 연장된다. 헤드 하우징(804)의 섬유 홀더(814) 이후의 모든 구성요소는 핸드피스에서 헤드와 함께 제거될 수 있다.
도 12는 또한 수술 또는 다른 치료 용도(900)에 사용하기 위한 치료용 레이저 헤드를 활용하는, 도 7에서와 동일한 시스템을 도시한다. 일부 치료 적용 분야는 주어진 주파수의 넓은 광선만 필요로 하며, 이 구성(900)은 넓고, 비-절단적이며, 평행하지 않은 광을 방출한다. 레이저 모듈(912)은 방열판(911)에 장착되고 이로부터 연장되는 부착된 섬유(913)를 갖는다. 광섬유(913)는 페룰로 종단되거나 광섬유 측에 쪼개진 인터페이스가 있는 독립형일 수 있다. 다른 실시예에서와 같이, 섬유의 크기 또는 직경은 50 내지 1000 ㎛ 범위일 수 있다. 홀더(914)는 섬유를 제 위치에 고정한다. 섬유(913)는 하우징(904)의 레이저 빔(915)을 렌즈(916)에 제공하여 원하는 크기와 모양으로 빔을 확대 및 형상화하고 광(919)을 원추형 출구(918)로 안내한다. 섬유 홀더(914) 이후의 모든 구성 요소는 헤드 하우징(904)에 있으며, 헤드와 함께 핸드피스에서 제거될 수 있다.
상기 헤드들 중 임의의 헤드는 도 14에 도시된 데스크 탑 유닛(1000)과 같은 종래의 조작 유닛에서 이용될 수 있다. 데스크 탑 유닛(1000)은 본체(1001) 및 시스템 동작을 위한 제어 디스플레이(1002)를 갖는다. 제어 디스플레이(1002)는 터치 패드, 터치 스크린, 또는 iPad와 같은 제거 가능한 모듈일 수 있다. 전원은 전원 공급 장치(1004)를 통해 제공되며 장치에는 비상 정지 장치(1003)가 있어야 한다. 시스템은 충전식 배터리 또는 AC/DC 전원 입력을 사용할 수 있다. 섬유(1005) 및 제어 케이블(1006)은 부착물(1009)이 부착된 핸드피스(1007)까지 연장된다. 이 핸드피스 부착물(1009)은 상술한 바와 같이 광 팁, 섬유 팁 또는 치료용 팁을 중합시킬 수 있다. 제어 스위치는 핸드피스(1008)에 위치하거나 무선 풋스위치(1010)와 같은 풋스위치를 통해 위치할 수 있다. 시스템은 스위치 온 핸드 피스(1008) 또는 무선 풋 스위치(1010)에서 제어될 수 있는 반면, 세부 사항은 제어 디스플레이(1002)에서 제어될 수 있다.
도 15 및 도 16은 레이저 모듈에 대한 대안적인 실시예를 도시한다. 도 15에서, 레이저 모듈(1100)은 베이스(1101) 및 케이싱(1102)을 제공하며, 여기서 케이싱(1102)의 창(1103)은 방출된 광이 나갈 수 있게 한다. 케이싱(1102) 및 베이스(1101)는 일반적으로 금속 또는 임의의 열 전도성 재료로 제조된다. 레이저 모듈 내부에는 레이저(1106)와 검출기(1105) 칩에 전원을 입력하기 위한 전극이 있으며, 여기서 (1104)는 공통 전극이다. 케이스 내부에는 베이스(1101)에 부착된 방열판(1107)이 있다. 적어도 하나의 레이저 칩(1108)은 각각 와이어(1109) 및(1110)를 통해 방열판(1107) 및 공통 전극(1104) 및 칩 전극(1106)에 부착된다. 레이저 칩(1108)은 시스템 작동에 필요한 광을 방출해야 한다. 레이저 칩(1108)은 단일 칩 또는 칩 어레이 또는 다중 칩일 수 있으며 AlGaInN, GaInP, AlGaAs 또는 다른 화합물로 제조될 수 있다. 레이저 칩(1108)에서 방출되는 광의 파장은 시스템에서 요구하는 파장 또는 그 이상이어야 한다. 예를 들어, 파장 400nm - 480nm는 박테리아 감소 및 치료에 사용할 수 있다. 약 650nm 범위의 파장은 통증 치료에 사용할 수 있다. 복합 재료 또는 접착제를 중합시키기 위한 일반적인 파장은 280nm 내지 520nm 범위일 수 있다. 외과 및 다른 치료 용도의 일반적인 파장은 650nm, 780nm, 810, 980nm, 1160nm 등이 될 수 있다. 레이저 모듈은 약 50nm 떨어져 있는 하나 이상의 개별 주파수에서 복사 에너지를 방출할 수 있어야 한다. 레이저 칩의 빔 방출 측면은 창(803)과 정렬되고 일반적으로 발산 빔(1111)을 방출한다. 선택적인 광 검출기(1112)는 방열판(1107) 또는 케이싱(1102) 내부의 임의의 위치에 부착될 수 있다. 광 검출기(1112)는 레이저 출력을 제어하기 위한 피드백으로서 레이저 칩 방출 전력을 모니터링하는데 사용될 수 있다. 광 검출기(1112)는 각각 와이어(1113) 및 (1114)를 통해 검출기 전극(1105) 및 공통 전극(1104)에 연결될 수 있다. 목적은 광 검출기(1112)가 레이저 모듈(1100)로부터의 광을 측정하고 레이저 칩의 광선 방출을 제어하기 위해 제어 회로에 피드백 신호를 제공하는 것이다. 도 16에 도시된 대안적인 레이저 모듈(1200)은 출구 창(1203)에 근접한 선택적 렌즈 구조를 특징으로 한다. 렌즈(1215)는 레이저 빔을 수집하고 이를 빔(1216)으로 변환하여 광섬유(1217)의 끝 지점에 초점을 맞춘다. 따라서 레이저 광은 광섬유에서 더 많은 수송을 위해 광섬유에 통합된다. 섬유의 직경은 50 내지 1000 μm 범위일 수 있으며 페룰이 있거나 없이 종단될 수 있다. 여러 칩이 레이저 모듈에 사용되는 경우 여러 칩의 레이저 빔을 광섬유로 통합하기 위해 광학 시스템을 사용해야 한다.
도 17은 레이저 유닛을 위한 주 전원 스위치 및 비상 버튼으로 사용될 수 있는 배터리 부착의 일 실시예를 도시한다. 배터리(1302)는 광 유닛(1301)의 핸드피스에 부착된다. 핸드피스(1301)의 끝단에는 2개의 전기 접점(1303) 및 (1304)가 있다. 배터리(1302)에는 2개의 전기 접점(1305) 및 (1306)도 있다. 두 본체의 접점은 기계적으로 정렬되어 두 본체가 부착될 때 서로 접촉한다. 2개의 본체의 부착은 자석을 사용하여 용이할 수 있으며, 여기서 적어도 하나의 자석(1307)은 배터리 본체에 위치되고 적어도 하나의 다른 자석(1308)은 핸드피스에 위치된다. 실제로 핸드피스(1301) 또는 배터리 본체(1302)에 자석이 있을 수 있으며 다른 케이스의 케이스는 철과 같은 자기적으로 당기는 재료로 제조된다. 자석의 강도는 두 본체가 함께 있을 때 본체에 배터리를 고정하고 핸드피스에서 쉽게 분리될 수 있도록 선택해야 한다.
헤드를 핸드피스에 고정하는 데에도 자기 고정이 사용될 수 있다. 도 14는 중합 광(1401)의 핸드피스와 헤드(1402)가 제거 가능한 본 발명의 시스템을 위한 헤드 부착물의 일 실시예를 도시한다. 핸드피스(1401)의 끝에 적어도 하나의 전기 접점(1403)이 있다. 헤드 본체(1402)에는 해당 전기 접점(1404)이 있다. 두 본체의 접점은 기계적으로 정렬되어 두 본체가 부착될 때 서로 접촉한다. 각 본체의 접점은 서로 다른 신호를 전송하기 위한 여러 핀일 수 있다. 본체는 자석으로 고정될 수 있으며, 여기서 적어도 하나의 자석(1405)은 중합 헤드 본체(1402)에 위치되고 적어도 하나의 다른 자석(1406)은 핸드피스 본체(1401)에 위치된다. 위에서 설명한 배터리와 마찬가지로 핸드피스 또는 중합 헤드 본체에 하나의 자석 또는 자석 세트가 있을 수 있고 다른 케이스의 케이스에는 철과 같은 자기적으로 당기는 재료가 포함될 수 있다. 자석의 강도는 두 개의 본체가 함께 있을 때 중합 헤드를 본체에 고정하고 핸드피스에서 쉽게 분리될 수 있도록 선택해야 한다.
본 발명이 바람직한 실시예를 참조하여 설명되었지만, 수많은 수정 및 변형이 이루어질 수 있고 여전히 결과는 본 발명의 범위 내에 있을 것이다. 여기에 개시된 특정 실시예에 대한 제한은 의도되지 않았거나 추론되어서는 안 된다.

Claims (11)

  1. 치료용 레이저와 중합 광을 결합한 시스템으로서,
    동력 복사 방출 소스, 및 상기 복사 방출 소스로부터 복사 에너지를 채널링하고 복사 에너지를 핸드피스에 장착된 방출기 헤드 쪽으로 향하게 하는 수단;
    적어도 하나의 교환 가능한 방출기 헤드;를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 방출기 헤드는 주어진 목적으로 선택 가능하고,
    복사 에너지를 시준하여 중합 광으로 방출하는 헤드;
    복사 에너지를 집속된 절단 레이저로 집중시키는 헤드; 및
    복사 에너지를 시준되지 않은 치료용 광으로 방출하는 헤드;로 구성된 방출기 헤드 세트로부터 선택되는, 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복사 방출 소스는 복수의 개별 주파수에서 복사 에너지를 방출할 수 있는 레이저 모듈이고, 상기 시스템은 한 번에 방출할 하나의 개별 주파수를 선택하기 위한 제어 시스템을 더 포함하는, 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    복사 에너지를 채널링하는 수단은 적어도 하나의 광섬유를 포함하는, 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    복사 에너지를 채널링하는 수단은 적어도 하나의 렌즈를 포함하는, 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 복사 에너지를 채널링하는 수단은 적어도 하나의 반사기를 포함하는, 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    방출기 헤드 세트의 각 방출기 헤드는 핸드피스에 선택적으로 자기적으로 고정되는, 시스템.
  7. 핸드헬드 중합 광으로서:
    레이저 모듈, 및 레이저 모듈에 전력을 공급하고 제어하기 위한 수단, 및
    레이저 모듈로부터 방출된 광을, 상기 핸드헬드 중합 광의 수평 축에 대해 1 내지 180도 범위인 광 출구에서 시준된 광 빔으로 변환하기 위한 광학 시스템을 포함하는, 중합 광.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 광학 시스템은 상기 레이저 모듈로부터 방출된 광을 집광하는 광섬유를 더 포함하는, 중합 광.
  9. 제7항에 있어서,
    제2 지향성 렌즈를 더 포함하는, 중합 광.
  10. 제7항에 있어서,
    반사기를 더 포함하는, 중합 광.
  11. 제7항에 있어서,
    광 강도를 검출하기 위한 검출기를 더 포함하는, 중합 광.
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