KR20230038433A - 손발톱 진균증 치료를 위한 레이저 치료기기 - Google Patents
손발톱 진균증 치료를 위한 레이저 치료기기 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230038433A KR20230038433A KR1020230027120A KR20230027120A KR20230038433A KR 20230038433 A KR20230038433 A KR 20230038433A KR 1020230027120 A KR1020230027120 A KR 1020230027120A KR 20230027120 A KR20230027120 A KR 20230027120A KR 20230038433 A KR20230038433 A KR 20230038433A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- laser
- output
- reflector
- data
- layer
- Prior art date
Links
- 238000011282 treatment Methods 0.000 title claims description 52
- 208000010195 Onychomycosis Diseases 0.000 title description 3
- 201000005882 tinea unguium Diseases 0.000 title description 3
- 238000013532 laser treatment Methods 0.000 claims abstract description 72
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 36
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims abstract description 21
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 210000004906 toe nail Anatomy 0.000 claims abstract description 12
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 42
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 claims description 33
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 29
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 18
- 210000004905 finger nail Anatomy 0.000 claims description 9
- 238000012549 training Methods 0.000 claims description 9
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 7
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 5
- 230000000249 desinfective effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000002647 laser therapy Methods 0.000 claims 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 39
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 19
- 230000008569 process Effects 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 9
- 239000003642 reactive oxygen metabolite Substances 0.000 description 8
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 6
- 238000013473 artificial intelligence Methods 0.000 description 6
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 6
- BWMISRWJRUSYEX-SZKNIZGXSA-N terbinafine hydrochloride Chemical compound Cl.C1=CC=C2C(CN(C\C=C\C#CC(C)(C)C)C)=CC=CC2=C1 BWMISRWJRUSYEX-SZKNIZGXSA-N 0.000 description 6
- 201000004647 tinea pedis Diseases 0.000 description 6
- 206010017533 Fungal infection Diseases 0.000 description 5
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 5
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 5
- 208000024386 fungal infectious disease Diseases 0.000 description 5
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 5
- ZKHQWZAMYRWXGA-KQYNXXCUSA-J ATP(4-) Chemical compound C1=NC=2C(N)=NC=NC=2N1[C@@H]1O[C@H](COP([O-])(=O)OP([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O)[C@@H](O)[C@H]1O ZKHQWZAMYRWXGA-KQYNXXCUSA-J 0.000 description 4
- ZKHQWZAMYRWXGA-UHFFFAOYSA-N Adenosine triphosphate Natural products C1=NC=2C(N)=NC=NC=2N1C1OC(COP(O)(=O)OP(O)(=O)OP(O)(O)=O)C(O)C1O ZKHQWZAMYRWXGA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 4
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 4
- 210000003491 skin Anatomy 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 3
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 102000000634 Cytochrome c oxidase subunit IV Human genes 0.000 description 2
- 108090000365 Cytochrome-c oxidases Proteins 0.000 description 2
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 2
- 238000013527 convolutional neural network Methods 0.000 description 2
- 229910052743 krypton Inorganic materials 0.000 description 2
- DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N krypton atom Chemical compound [Kr] DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 108091008695 photoreceptors Proteins 0.000 description 2
- 230000000306 recurrent effect Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000004722 NADPH Oxidases Human genes 0.000 description 1
- 108010002998 NADPH Oxidases Proteins 0.000 description 1
- 102000008299 Nitric Oxide Synthase Human genes 0.000 description 1
- 108010021487 Nitric Oxide Synthase Proteins 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N aluminum;oxygen(2-);yttrium(3+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Y+3] JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000017531 blood circulation Effects 0.000 description 1
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000002651 drug therapy Methods 0.000 description 1
- 239000002223 garnet Substances 0.000 description 1
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000010801 machine learning Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000001537 neural effect Effects 0.000 description 1
- 210000002569 neuron Anatomy 0.000 description 1
- 230000001151 other effect Effects 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 210000000434 stratum corneum Anatomy 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 208000024891 symptom Diseases 0.000 description 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910019901 yttrium aluminum garnet Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/06—Radiation therapy using light
- A61N5/0613—Apparatus adapted for a specific treatment
- A61N5/0624—Apparatus adapted for a specific treatment for eliminating microbes, germs, bacteria on or in the body
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/0059—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
- A61B5/0077—Devices for viewing the surface of the body, e.g. camera, magnifying lens
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/01—Measuring temperature of body parts ; Diagnostic temperature sensing, e.g. for malignant or inflamed tissue
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/06—Radiation therapy using light
- A61N5/067—Radiation therapy using light using laser light
-
- G—PHYSICS
- G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
- G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
- G16H20/00—ICT specially adapted for therapies or health-improving plans, e.g. for handling prescriptions, for steering therapy or for monitoring patient compliance
- G16H20/40—ICT specially adapted for therapies or health-improving plans, e.g. for handling prescriptions, for steering therapy or for monitoring patient compliance relating to mechanical, radiation or invasive therapies, e.g. surgery, laser therapy, dialysis or acupuncture
-
- G—PHYSICS
- G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
- G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
- G16H40/00—ICT specially adapted for the management or administration of healthcare resources or facilities; ICT specially adapted for the management or operation of medical equipment or devices
- G16H40/60—ICT specially adapted for the management or administration of healthcare resources or facilities; ICT specially adapted for the management or operation of medical equipment or devices for the operation of medical equipment or devices
-
- G—PHYSICS
- G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
- G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
- G16H50/00—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics
- G16H50/20—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics for computer-aided diagnosis, e.g. based on medical expert systems
-
- G—PHYSICS
- G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
- G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
- G16H50/00—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics
- G16H50/70—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics for mining of medical data, e.g. analysing previous cases of other patients
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/06—Radiation therapy using light
- A61N2005/0626—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/06—Radiation therapy using light
- A61N2005/0635—Radiation therapy using light characterised by the body area to be irradiated
- A61N2005/0642—Irradiating part of the body at a certain distance
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/06—Radiation therapy using light
- A61N2005/065—Light sources therefor
- A61N2005/0654—Lamps
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Primary Health Care (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Surgery (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Databases & Information Systems (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- General Business, Economics & Management (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Radiation-Therapy Devices (AREA)
- Urology & Nephrology (AREA)
Abstract
실시예들은 레이저 치료기기와 이의 제어 방법, 및 레이저 치료기기 제어 시스템을 제공한다. 본 발명의 실시예에 따른 레이저 치료기기는, 열성 레이저 장치와 비열성 레이저 장치, 및 레이저 발생 장치를 포함하고, 상기 비열성 레이저 장치는, 사용자의 발을 수용 가능하게 하는 적어도 하나의 수용부; 상기 수용부 내부에 제1 레이저 펄스를 조사하기 위한 하나 이상의 제1 레이저 다이오드를 포함하는 레이저 출력부; 상기 수용부 내부의 측벽 또는 내벽에 설치되며, 상기 수용부 내부에 자외선을 조사하여 상기 수용부 내부를 살균 소독하는 살균부; 상기 수용부의 바닥 면에 설치되며, 상기 사용자의 발에 의해 상기 바닥 면에 가해지는 압력을 감지하여 전기 신호를 생성하는 센싱부;를 포함하고, 상기 열성 레이저 장치는, 특정 파장을 가지는 제2 레이저 펄스를 조사하기 위한 제2 레이저 다이오드를 포함하는 레이저 팁; 상기 레이저 팁에 연결되며, 상기 레이저 발생 장치로부터 생성된 제2 레이저 펄스를 상기 레이저 팁에 전달하는 광 케이블; 및 상기 제2 레이저 다이오드로부터 상기 제2 레이저 펄스가 조사되는 상기 사용자의 발톱 부위의 온도를 측정하는 온도 센서;을 포함할 수 있다.
Description
본 발명의 실시예들은 손발톱 진균증 치료를 위한 레이저 치료기기에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 사용자의 손톱 또는 발톱에 조사하는 레이저 펄스의 출력에너지 및 시간 간격을 조절하여 진균증 치료 효과를 높일 수 있는 치료기기에 대한 것이다.
아래에서 설명할 배경기술은 발명자가 본원의 개시 내용을 도출하는 과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.
무좀은 표재성 곰팡이증이라고도 부르며, 진균이 피부 가장 바깥층인 각질층에 감염을 일으켜 발생하는 질환이다. 이러한 무좀의 치료를 위해 기존에는 약물을 복용하거나 피부에 바르는 등의 형태로 약물을 이용하는 약물치료법이 주로 활용되었다. 그러나 약물을 복용하는 방법의 경우 특정 환부에만 약물의 효력이 미치는 것이 아니라 신체의 다른 부위에도 약물의 영향이 미칠 수밖에 없기 때문에 부작용이 문제되며, 무좀이 진행된 경우에는 일반적으로 손톱 또는 발톱이 두꺼워지므로 피부에 약물을 바르는 형태의 치료 방법으로는 효과적인 증상 개선을 기대하기 어렵다.
이러한 문제점을 극복하기 위해, 최근에는 손톱 또는 발톱에 레이저를 조사하여 무좀을 치료하는 기기가 개발되고 있다. 그러나, 종래의 무좀 치료용 레이저 기기는 레이저나 자외선(UV) 등의 광원을 발가락 측에 단순 조사하는 방식이어서, 아직까지 무좀 치료 효과가 낮고, 치료 장비의 생산 비용이 지나치게 비싸 치료 비용이 높은 단점이 있다.
실시예들은, 열성 레이저 장치와 비열성 레이저 장치를 결합한 레이저 치료기기를 제공한다.
실시예들은, Q-스위칭 방식을 이용하여 전력 효율이 높고 파장이 안정된 레이저 광을 생성하는 레이저 치료기기를 제공한다.
실시예들은, 생성된 레이저 펄스의 시간 간격과 출력 에너지를 자동으로 보정하여 보다 치료 효과가 높은 레이저 치료기기의 제어 시스템을 제공한다.
실시예들에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 사항들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 이하 설명할 다양한 실시예들로부터 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 고려될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 치료기기는, 열성 레이저 장치와 비열성 레이저 장치, 및 레이저 발생 장치를 포함하고, 상기 비열성 레이저 장치는, 사용자의 발을 수용 가능하게 하는 적어도 하나의 수용부; 상기 수용부 내부에 제1 레이저 펄스를 조사하기 위한 하나 이상의 제1 레이저 다이오드를 포함하는 레이저 출력부; 상기 수용부 내부의 측벽 또는 내벽에 설치되며, 상기 수용부 내부에 자외선을 조사하여 상기 수용부 내부를 살균 소독하는 살균부; 상기 수용부의 바닥 면에 설치되며, 상기 사용자의 발에 의해 상기 바닥 면에 가해지는 압력을 감지하여 전기 신호를 생성하는 센싱부;를 포함하고, 상기 열성 레이저 장치는, 특정 파장을 가지는 제2 레이저 펄스를 조사하기 위한 제2 레이저 다이오드를 포함하는 레이저 팁; 상기 레이저 팁에 연결되며, 상기 레이저 발생 장치로부터 생성된 제2 레이저 펄스를 상기 레이저 팁에 전달하는 광 케이블; 및 상기 제2 레이저 다이오드로부터 상기 제2 레이저 펄스가 조사되는 상기 사용자의 발톱 부위의 온도를 측정하는 온도 센서;을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 레이저 발생 장치는, 제1 반사경; 상기 제1 반사경의 반사율과 상이한 반사율을 가지는 제2 반사경; 상기 제1 반사경과 상기 제2 반사경 사이에 배치되며, 레이저 광을 발생시키는 결정체; 상기 결정체에 광원을 조사하는 하나 이상의 램프; 상기 제1 반사경과 상기 제2 반사경 사이에 형성되는 상기 레이저 광의 경로 상에 설치되는 Q-스위치; 및 상기 제2 반사경에서 출력되는 상기 레이저 광을 입력받고, 상기 레이저 광을 상기 제2 레이저 펄스로 변환하여 상기 레이저 발생 장치 외부로 출력하는 레이저 출력 모듈;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 레이저 치료기기는, 상기 열성 레이저 장치, 상기 비열성 레이저 장치, 및 상기 레이저 발생 장치를 제어하는 제어부;를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제2 레이저 펄스의 출력 에너지, 상기 제2 레이저 펄스의 시간 간격에 대응하는 정보를 포함하는 진료 데이터를 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 비열성 레이저 장치는, 상기 수용부 내부에 상기 사용자의 발이 삽입되는 경우, 상기 사용자의 발을 촬영하여 영상 데이터를 생성하는 촬영부;를 더 포함하고, 상기 레이저 치료기기는, 상기 영상 데이터를 출력하는 디스플레이;를 더 포함할 수 있다.
[수학식]
일 실시예에서, 상기 레이저 발생 장치는, 상기 수학식을 이용하여 상기 제2 레이저 펄스의 출력 에너지를 결정하고, 상기 수학식에서, E는 레이저 광 출력에너지, hv는 레이저 광의 광자에너지, S은 결정체(241)의 유도방전 단면적, A는 결정체(241)의 단면적, c는 밀도반전 감소계수, df는 제4 시점에서의 최종 반전밀도값, di는 레이저 발생을 위해 펌핑된 반전밀도값, R은 제2 반사경(244)의 반사율을 의미할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 치료기기 제어 시스템은, 레이저 치료기기, 및 상기 레이저 치료기기와 통신하는 전자 장치를 포함하고, 상기 레이저 치료기기는, 열성 레이저 장치; 및 제어부;를 포함하고, 상기 열성 레이저 장치는, 특정 파장을 가지는 제2 레이저 펄스를 조사하기 위한 제2 레이저 다이오드를 포함하는 레이저 팁; 상기 레이저 팁에 연결되며, 레이저 발생 장치로부터 생성된 제2 레이저 펄스를 상기 레이저 팁에 전달하는 광 케이블; 및 상기 제2 레이저 다이오드로부터 상기 제2 레이저 펄스가 조사되는 사용자의 손톱 또는 발톱 부위의 온도를 측정하는 온도 센서;을 포함할 수 있다.
상기 레이저 발생 장치는, 제1 반사경; 상기 제1 반사경의 반사율과 상이한 반사율을 가지는 제2 반사경; 상기 제1 반사경과 상기 제2 반사경 사이에 배치되며, 레이저 광을 발생시키는 결정체; 상기 결정체에 광원을 조사하는 하나 이상의 램프; 상기 제1 반사경과 상기 제2 반사경 사이에 형성되는 상기 레이저 광의 경로 상에 설치되는 Q-스위치; 및 상기 제2 반사경에서 출력되는 상기 레이저 광을 입력받고, 상기 레이저 광을 상기 제2 레이저 펄스로 변환하여 상기 레이저 발생 장치 외부로 출력하는 레이저 출력 모듈;를 포함하고, 상기 전자 장치는, 프로세서, 및 메모리를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 레이저 치료기기로부터 진료 데이터를 수신하고, 상기 진료 데이터를 기초로 상기 레이저 발생 장치의 제어에 이용되는 보정 데이터를 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 프로세서는, 입력 레이어, 하나 이상의 히든 레이어 및 출력 레이어를 포함하는 다층 신경망; 및 상기 다층 신경망을 학습시켜 상기 진료 데이터를 기초로 보정 데이터의 최적화된 하이퍼파라미터(hyperparameter)를 산출하는 학습 엔진;을 포함하고, 상기 입력 레이어는, 상기 진료 데이터를 입력값으로 하고 상기 보정 데이터를 출력값으로 하는 학습 데이터를 입력받고, 상기 하나 이상의 히든 레이어는, 상기 입력 레이어의 출력값 각각에 대하여 가중치를 곱하고, 바이어스를 더하여 출력하고, 상기 출력 레이어는, 상기 히든 레이어의 출력값을 입력받아 활성화 함수를 이용하여 출력 벡터를 출력할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 다층 신경망은 상기 출력 레이어에 연결된 손실함수 레이어를 포함하고, 상기 출력 벡터는 상기 손실함수 레이어에 입력되고, 상기 손실함수 레이어는 상기 출력 벡터와 각각의 학습 데이터에 대한 정답 벡터를 비교하는 손실 함수를 이용하여 손실값을 출력하고, 상기 다층 신경망의 파라미터는 상기 손실값이 작아지는 방향으로 학습될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 치료기기 제어 방법은, 제어부에 의해, 레이저 발생 장치에서 생성되는 레이저 펄스의 출력에너지 및 상기 레이저 펄스의 시간 간격에 대응하는 정보를 포함하는 진료 데이터를 생성하는 단계; 프로세서에 의해, 상기 제어부로부터 상기 진료 데이터를 수신하는 단계; 및 상기 프로세서에 의해, 상기 진료 데이터를 기초로 상기 레이저 발생 장치의 제어에 이용되는 보정 데이터를 생성하는 단계;를 포함하되, 상기 프로세서는, 입력 레이어, 하나 이상의 히든 레이어 및 출력 레이어를 포함하는 다층 신경망; 및 상기 다층 신경망을 학습시켜 상기 진료 데이터를 기초로 보정 데이터의 최적화된 하이퍼파라미터(hyperparameter)를 산출하는 학습 엔진;을 포함하고, 상기 입력 레이어는, 상기 진료 데이터를 입력값으로 하고 상기 보정 데이터를 출력값으로 하는 학습 데이터를 입력받고, 상기 하나 이상의 히든 레이어는, 상기 입력 레이어의 출력값 각각에 대하여 가중치를 곱하고, 바이어스를 더하여 출력하고, 상기 출력 레이어는, 상기 히든 레이어의 출력값을 입력받아 활성화 함수를 이용하여 출력 벡터를 출력하고, 상기 다층 신경망은, 상기 출력 레이어에 연결된 손실함수 레이어를 포함하고, 상기 출력 벡터는 상기 손실함수 레이어에 입력되고, 상기 손실함수 레이어는 상기 출력 벡터와 각각의 학습 데이터에 대한 정답 벡터를 비교하는 손실 함수를 이용하여 손실값을 출력하고, 상기 다층 신경망의 파라미터는 상기 손실값이 작아지는 방향으로 학습될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 컴퓨터 프로그램은, 하드웨어와 결합되어 제8항의 방법을 실행시키기 위하여 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기록매체는, 하드웨어와 결합되어 제8항의 방법을 실행시키기는 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 레이저 치료기기는 Q-스위치(245)의 Q 값을 조절함으로써 레이저 펄스의 출력에너지와, 레이저 펄스의 시간 간격을 필요에 따라 조절할 수 있다. 이를 통해 사용자의 손톱 및 발톱의 진균증 치료에 적합한 레이저 펄스를 생성하여, 진균증의 치료 효과를 높일 수 있다.
실시예들로부터 얻을 수 있는 효과들은 이상에서 언급된 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 이하의 상세한 설명을 기반으로 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 도출되고 이해될 수 있다.
실시예들에 대한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함된, 첨부 도면은 다양한 실시예들을 제공하고, 상세한 설명과 함께 다양한 실시예들의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 치료기기와 전자 장치가 연결된 네트워크 환경을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 전자 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 치료기기를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 치료기기를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 치료기기의 열성 레이저 장치를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 치료기기의 디스플레이 화면을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 레이저 치료기기의 레이저 발생 장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 2의 프로세서의 다층 신경망을 설명하기 위한 도면이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 치료기기와 전자 장치가 연결된 네트워크 환경을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 전자 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 치료기기를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 치료기기를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 치료기기의 열성 레이저 장치를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 치료기기의 디스플레이 화면을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 레이저 치료기기의 레이저 발생 장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 2의 프로세서의 다층 신경망을 설명하기 위한 도면이다.
이하의 실시예들은 실시예들의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 다양한 실시예들을 구성할 수도 있다. 다양한 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다.
도면에 대한 설명에서, 다양한 실시예들의 요지를 흐릴 수 있는 절차 또는 단계 등은 기술하지 않았으며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자의 수준에서 이해할 수 있을 정도의 절차 또는 단계는 또한 기술하지 아니하였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(comprising 또는 including)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, "일(a 또는 an)", "하나(one)", "그(the)" 및 유사 관련어는 다양한 실시예들을 기술하는 문맥에 있어서(특히, 이하의 청구항의 문맥에서) 본 명세서에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되
지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
이하, 다양한 실시예들에 따른 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 다양한 실시예들의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다.
또한, 다양한 실시예들에서 사용되는 특정(特定) 용어들은 다양한 실시예들의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 다양한 실시예들의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 치료기기와 전자 장치가 연결된 네트워크 환경을 도시한 도면이다. 도 2는 도 1의 전자 장치(100)의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 네트워크 환경에서 전자 장치(100)는 네트워크를 통하여 레이저 치료기기(200)와 통신할 수 있다.
일 실시예에서, 전자 장치(100)는 프로세서(110), 메모리(120), 통신 모듈(130), 안테나 모듈(140)을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 전자 장치(100)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성요소가 추가될 수 있다. 다른 실시예에서, 이 구성요소들 중 일부들은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다.
프로세서(110)는, 예를 들면, 소프트웨어를 실행하여 프로세서(110)에 연결된 전자 장치(100)의 적어도 하나의 다른 구성요소를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일 실시예에서, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(110)는 다른 구성요소로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(121)에 저장하고, 휘발성 메모리(121)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(122)에 저장할 수 있다. 일 실시예에서, 프로세서(110)는 메인 프로세서(111)(예를 들면, 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서) 또는 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(112)(예를 들면, 그래픽 처리 장치, 신경망 처리 장치(NPU: neural processing unit), 센서 허브 프로세서)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(100)가 메인 프로세서(111) 및 보조 프로세서(112)를 포함하는 경우, 보조 프로세서(112)는 메인 프로세서(111)보다 저전력을 사용하거나, 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(112)는 메인 프로세서(111)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
프로세서(110)는 사용자의 진료 데이터를 수신할 수 있다. 사용자의 진료 데이터는, 본 발명의 레이저 치료기기(200)에 의한 레이저 치료 시술에 따른 진료 과정 및 진료 결과에 대응하는 데이터를 포함할 수 있다. 또한, 사용자의 진료 데이터는, 과거 레이저 치료기기(200)를 이용하여 시술을 받았던 경우, 해당 시술에서 결정된 레이저 광 출력에너지 및 레이저 펄스 시간 간격에 대응하는 데이터를 포함할 수 있다.
프로세서(110)는 또한, 사용자의 치료 과정이 촬영된 영상 데이터를 수신할 수 있다. 프로세서(110)는 입력받은 데이터들을 기초로, 본 발명의 레이저 치료기기(200)에서 생성되는 레이저 펄스의 출력 에너지, 및 레이저 펄스의 시간 간격을 제어하는데 이용되는 보정 데이터를 생성할 수 있다.
보조 프로세서(112)는, 예를 들면, 메인 프로세서(111)가 인액티브 상태에 있는 동안 메인 프로세서(111)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(111)가 액티브 상태에 있는 동안 메인 프로세서(111)와 함께, 전자 장치(100)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 보조 프로세서(112)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성요소의 일부로서 구현될 수 있다.
일 실시예에서, 보조 프로세서(112)가 신경망 처리 장치인 경우, 보조 프로세서(112)는 인공지능 모델의 처리에 특화된 하드웨어 구조를 포함할 수 있다. 인공지능 모델은 기계 학습을 통해 생성될 수 있다. 이러한 학습은, 예를 들어, 인공지능 모델이 수행되는 전자 장치(100) 자체에서 수행될 수 있고, 별도의 서버를 통해 수행될 수도 있다.
학습 알고리즘은, 예를 들어, 지도형 학습(supervised learning), 비지도형 학습(unsupervised learning), 준지도형 학습(semi-supervised learning) 또는 강화 학습(reinforcement learning)을 포함할 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은, 복수의 인공 신경망 레이어들을 포함할 수 있다. 인공 신경망은 심층 신경망(DNN: deep neural network), CNN(convolutional neural network), RNN(recurrent neural network), RBM(restricted boltzmann machine), DBN(deep belief network), BRDNN(bidirectional recurrent deep neural network), 심층 Q-네트워크(deep Q-networks) 또는 상기 중 둘 이상의 조합 중 하나일 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은 하드웨어 구조 이외에, 추가적으로 또는 대체적으로, 소프트웨어 구조를 포함할 수 있다.
메모리(120)는, 전자 장치(100)의 적어도 하나의 구성요소에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(120)는, 휘발성 메모리(121) 또는 비휘발성 메모리(122)를 포함할 수 있다. 메모리(120)는 후술할 영상 데이터와, 사용자의 진료 데이터, 및 보정 데이터를 저장할 수 있다.
통신 모듈(130)은 전자 장치(100)와 외부 전자 장치 간의 유선 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(130)은 프로세서(110)와 독립적으로 운영되고, 유선 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 통신 모듈(130)은 무선 통신 모듈 또는 유선 통신 모듈을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 네트워크를 통하여 레이저 치료기기(200)와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성요소로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성요소들로 구현될 수 있다.
무선 통신 모듈은 4G 네트워크 이후의 5G 네트워크 및 차세대 통신 기술, 예를 들어, NR 접속 기술(new radio access technology)을 지원할 수 있다. NR 접속 기술은 고용량 데이터의 고속 전송(eMBB(enhanced mobile broadband)), 단말 전력 최소화와 다수 단말의 접속(mMTC(massive machine type communications)), 또는 고신뢰도와 저지연(URLLC(ultra-reliable and low-latency communications))을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈은, 예를 들어, 높은 데이터 전송률 달성을 위해, 고주파 대역을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈은 고주파 대역에서의 성능 확보를 위한 다양한 기술들, 예를 들어, 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO(multiple-input and multiple-output)), 전차원 다중입출력(FD-MIMO: full dimensional MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 또는 대규모 안테나(large scale antenna)와 같은 기술들을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈은 전자 장치(100), 외부 전자 장치 또는 네트워크 시스템에 규정되는 다양한 요구사항을 지원할 수 있다. 일 실시예에서, 무선 통신 모듈은 eMBB 실현을 위한 Peak data rate, mMTC 실현을 위한 손실 Coverage 또는 URLLC 실현을 위한 U-plane latency를 지원할 수 있다.
안테나 모듈(140)은 신호 또는 전력을 외부 전자 장치로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일 실시예에서, 안테나 모듈(140)은 서브스트레이트 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 안테나를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 안테나 모듈(140)은 복수의 안테나들을 포함할 수 있다. 이 경우, 네트워크와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(130)에 의하여 상기 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(130)과 외부 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다.
일 실시예에서, 명령 또는 데이터는 네트워크에 연결된 레이저 치료기기(200)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 일 실시예에서, 전자 장치(100)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 레이저 치료기기(200)에서 실행될 수 있다.
예를 들면, 전자 장치(100)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(100)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 하나 이상의 외부 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부 전자 장치들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(100)로 전달할 수 있다. 전자 장치(100)는 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 모바일 에지 컴퓨팅(MEC: mobile edge computing), 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다. 전자 장치(100)는, 예를 들어, 분산 컴퓨팅 또는 모바일 에지 컴퓨팅을 이용하여 초저지연 서비스를 제공할 수 있다.
다른 실시예에서, 레이저 치료기기(200)는 IoT(internet of things) 기기를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 레이저 치료기기(200)는 네트워크 내에 포함될 수 있다. 전자 장치(100)는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스에 적용될 수 있다.
전자 장치(100)는 하드웨어적으로는 통상적인 웹 서버(Web Server) 또는 왑 서버(WAP Server)와 동일한 구성을 가질 수 있다. 그러나, 소프트웨어적으로는, C, C++, Java, Visual Basic, Visual C 등 여하한 언어를 통하여 구현되어 여러 가지 기능을 하는 프로그램 모듈(Module)을 포함할 수 있다. 또한, 전자 장치(100)는 일반적으로 인터넷과 같은 개방형 컴퓨터 네트워크를 통하여 불특정 다수 클라이언트 및/또는 다른 서버와 연결되어 있고, 클라이언트 또는 다른 서버의 작업수행 요청을 접수하고 그에 대한 작업 결과를 도출하여 제공하는 컴퓨터 시스템 및 그를 위하여 설치되어 있는 컴퓨터 소프트웨어(서버 프로그램)를 뜻하는 것이다. 또한, 전자 장치(100)는, 전술한 서버 프로그램 이외에도, 전자 장치(100) 상에서 동작하는 일련의 응용 프로그램(Application Program)과 경우에 따라서는 내부 또는 외부에 구축되어 있는 각종 데이터베이스(DB: Database, 이하 "DB"라 한다)를 포함하는 넓은 개념으로 이해되어야 할 것이다.
네트워크는 단말들 및 서버들과 같은 각각의 노드 상호 간에 정보 교환이 가능한 연결 구조 또는 전자 장치(100)와 레이저 치료기기(200)를 연결하는 망(Network)을 의미한다. 네트워크는 인터넷(Internet), LAN(Local Area Network), Wireless LAN(Wireless Local Area Network), WAN(Wide Area Network), PAN(Personal Area Network), 3G, 4G, LTE, 5G, Wi-Fi 등이 포함되나 이에 한정되지는 않는다. 네트워크는 LAN, WAN 등의 폐쇄형 네트워크일 수도 있으나, 인터넷(Internet)과 같은 개방형인 것이 바람직하다. 인터넷은 TCP/IP 프로토콜 및 그 상위계층에 존재하는 여러 서비스, 즉 HTTP(HyperText Transfer Protocol), Telnet, FTP(File Transfer Protocol), DNS(Domain Name System), SMTP(Simple Mail Transfer Protocol), SNMP(Simple Network Management Protocol), NFS(Network File Service), NIS(Network Information Service)를 제공하는 전 세계적인 개방형 컴퓨터 네트워크 구조를 의미한다.
데이터베이스는 데이터베이스 관리 프로그램(DBMS)을 이용하여 컴퓨터 시스템의 저장공간(하드디스크 또는 메모리)에 구현된 일반적인 데이터구조를 가질 수 가질 수 있다. 데이터베이스는 데이터의 검색(추출), 삭제, 편집, 추가 등을 자유롭게 행할 수 있는 데이터 저장형태를 가질 수 있다. 데이터베이스는 오라클(Oracle), 인포믹스(Infomix), 사이베이스(Sybase), DB2와 같은 관계형 데이타베이스 관리 시스템(RDBMS)이나, 겜스톤(Gemston), 오리온(Orion), O2 등과 같은 객체 지향 데이타베이스 관리 시스템(OODBMS) 및 엑셀론(Excelon), 타미노(Tamino), 세카이주(Sekaiju) 등의 XML 전용 데이터베이스(XML Native Database)를 이용하여 본 개시의 일 실시예의 목적에 맞게 구현될 수 있고, 자신의 기능을 달성하기 위하여 적당한 필드(Field) 또는 엘리먼트들을 가질 수 있다.
전자 장치(100)는 하드웨어적으로 통상적인 웹서버(Web Server) 또는 네트워크 서버와 동일한 하드웨어 모듈을 포함할 수 있다. 전자 장치(100)는 웹서버 또는 네트워크 서버의 형태로 구현될 수도 있고, 유형의 저장 장치 내부에 구축되어 있는 각종 데이터베이스를 포함하여 웹서버상에서 동작하는 일련의 응용 프로그램(Application Program)으로 구현될 수도 있다. 따라서 전자 장치(100)는 전술한 내용 중 어느 하나의 형태로 국한되지 않는 넓은 개념으로 이해되어야 할 것이다.
전자 장치(100)는 물리적인 서버를 통해 구현되는 것일 수 있다. 즉, 전자 장치(100)가 통신 장치를 포함하는 서버로 구현되어, 사용자 단말(500)로부터 데이터를 송신 또는 수신할 수 있다. 전자 장치(100)는 워크스테이션(workstation), 데이터 센터, 인터넷 데이터 센터(internet data center(IDC)), DAS(direct attached storage) 시스템, SAN(storage area network) 시스템, NAS(network attached storage) 시스템, RAID(redundant array of inexpensive disks, or redundant array of independent disks) 시스템, 및 EDMS(Electronic Document Management) 시스템 중 적어도 하나로 구현될 수 있으나, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 치료기기를 나타내는 사시도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 치료기기를 나타내는 단면도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 치료기기(200)의 열성 레이저 장치(210)를 나타내는 도면이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 치료기기의 디스플레이 화면을 나타내는 도면이다.
먼저, 도 3 및 도 4를 참조하면, 레이저 치료기기(200)는 열성 레이저 장치(210), 비열성 레이저 장치(220), 및 본체(230)를 포함할 수 있다. 열성 레이저 장치(210)는 사용자의 손톱 또는 발톱에 레이저 펄스를 조사하여 타겟 조직을 파괴할 수 있다. 열성 레이저 장치(210)에서 발생되는 레이저 펄스의 파장은 1064nm일 수 있다.
비열성 레이저 장치(220)는 사용자의 손톱 또는 발톱에 레이저 펄스를 조사하여 진균증을 개선시킬 수 있다. 비열성 레이저 장치(220)에서 발생되는 레이저 펄스의 파장은 405nm일 수 있다. 또는, 비열성 레이저 장치(220)에서 발생되는 레이저 펄스의 파장은 635nm일 수 있다.
비열성 레이저 장치(220)는 레이저 출력부(221), 촬영부(223), 살균부(227), 수용부(228), 센싱부(229)를 포함할 수 있다.
비열성 레이저 장치(220)는 무좀 치료를 위한 손이나 발의 신체부위에 대해 적어도 하나를 수용 가능하게 하는 적어도 하나의 수용부(228)를 포함할 수 있다. 수용부(228)는 비열성 레이저 장치(220)의 정면에서 손이나 발의 신체부위를 용이하게 밀어넣어 내부에서 수용하도록 형성되며, 복수 개로 형성될 수 있다. 비록 도 3에는 수용부(228)가 2개의 공간으로 형성된 것으로 도시되었으나, 본 발명의 실시예는 이에 제한되는 것은 아니다. 일 실시예에서, 수용부(228)는 비열성 레이저 장치(220)에서 좌우측에 배치 및 격벽에 의해 구획지게 형성함으로써 제1 수용부(228_1)와 제2 수용부(228_2)로 구비할 수 있다.
레이저 출력부(221)는 수용부(228) 내부에 레이저 펄스를 조사하도록 설치될 수 있다. 바람직하게는, 레이저 출력부(221)는 수용부(228)의 상부에 설치될 수 있으나, 본 발명의 실시예는 이에 제한되지 않는다.
레이저 출력부(221)는 복수의 레이저 다이오드를 포함할 수 있다. 레이저 출력부(221)는 제1 레이저 다이오드, 제2 레이저 다이오드를 포함할 수 있다. 제1 레이저 다이오드는 405nm 파장의 레이저를 방출할 수 있다. 제2 레이저 다이오드는 635nm 파장의 레이저를 방출할 수 있다. 405nm 파장의 레이저는 자외선 파장으로서, 광수용체인 NADPH 산화효소를 활성화시켜 활성산소(ROS)의 생성을 돕고, 생성된 활성산소(ROS)가 체내에서 과산화수소(H2O2)로 변환되어 진균의 세포벽을 파괴하는 작용을 하며, 이를 통해 피부의 진균 등 세균을 사멸시키는 기능을 수행할 수 있다. 635nm 파장의 레이저는 광수용체인 시토크롬c 산화효소(CCO)를 활성화하여 아데노신 삼인산(ATP)과 활성산소(ROS)를 증가시키고, 아데노신삼인산(ATP)의 증가로 산화질소합성효소(eNOS) 경로를 활성화하여 산화질소(NO)를 생성하여, 레이저가 조사되는 부위의 혈액순환을 향상시키고, 생성된 활성산소(ROS)에 의해 진균의 세포벽을 파괴시켜 진균을 사멸시키는 기능을 수행할 수 있다.
촬영부(223)는 비열성 레이저 장치(220) 내부를 촬영하여 영상 데이터를 생성할 수 있다. 본 명세서에서, 영상 데이터는 특정한 물체 또는 장면이 이미지 센서를 통해 광학적으로 기록된 데이터를 의미할 수 있다. 촬영부(223)는 비열성 레이저 장치(220) 내부에 사용자의 발이 삽입되는 경우, 사용자의 발을 촬영하여 영상 데이터를 생성할 수 있다. 영상 데이터는 영상 촬영 시기에 대응하는 시간 정보를 메타 데이터의 형태로 포함할 수 있다. 메타데이터는 IPTC (International Press Telecommunications Council), XMP (Extensible Metadata Platform from Adobe), EXIF(Exchangeable Image File Format) 등의 포맷으로 저장될 수 있다.
일 실시예에서, 촬영부(223)는 복수의 카메라를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 촬영부(223)는 비열성 레이저 장치(220) 내부에 광원을 조사하는 플래시와, 지정된 위치의 조도를 감지하는 조도 감지 센서를 포함할 수 있다. 플래시는, 예를 들면, 비열성 레이저 장치(220) 내부에 광원을 조사하도록 설치될 수 있다. 제어부(233)는 조도 감지 센서에서 측정되는 조도가 미리 설정된 임계값 이하가 되는 경우 플래시를 작동하도록 제어할 수 있다.
살균부(227)는 수용부(228) 내부에 자외선을 조사하여 수용부(228) 내부를 살균 소독할 수 있다. 살균부(227)는 자외선을 방출하는 LED를 포함할 수 있다. 살균부(227)는 수용부(228) 내부 공간의 측벽이나 내벽에 설치될 수 있다.
센싱부(229)는 비열성 레이저 장치(220)의 바닥 면에 설치될 수 있다. 센싱부(229)는 비열성 레이저 장치(220)의 바닥 면에 사용자의 발에 의해 가해지는 압력을 감지하여 전기 신호를 생성할 수 있다. 센싱부(229)는 생성된 전기 신호를 제어부(233)에 전달할 수 있다.
레이저 치료기기(200)의 본체(230)는, 레이저 치료 과정을 확인할 수 있는 디스플레이(231), 레이저 치료기기(200)의 각 구성요소를 제어하는 제어부(233), 외부 전자장치와의 무선 또는 유선 통신 경로를 수립하는 통신부(235), 열성 레이저 장치(210)가 연결되는 연결부(237), 레이저 치료기기(200)의 동작을 위한 전원 공급부(미도시)를 포함할 수 있다.
디스플레이(231)는 촬영부(223)에서 생성된 영상 데이터를 출력할 수 있다. 이를 통해, 사용자는 비열성 레이저 장치(220)에 의한 사용자의 손이나 발의 시술 과정을 실시간으로 모니터링 가능하도록 한다. 또한, 사용자는 디스플레이(231)에 출력되는 영상을 확인하고, 손이나 발의 신체부위에 대한 시술 위치를 용이하게 조정할 수 있다. 예를 들어, 도 6을 참조하면, 디스플레이(231)에 출력되는 화면(D)에는 사용자의 발이 위치해야할 특정 영역(R)이 점선 등으로 표시될 수 있다. 사용자는 디스플레이(231)에 표시되는 특정 영역(R)을 확인하고, 특정 영역(R) 안에 자신의 발이 정확하게 위치되도록 발의 위치를 조정할 수 있게 된다.
제어부(233)는 사용자의 진료데이터를 생성할 수 있다. 사용자의 진료 데이터는, 과거에 사용자가 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 치료기기(200)를 이용하여 시술을 받았던 경우, 해당 시술에 따른 진료 과정 및 진료 결과에 대응하는 데이터를 포함할 수 있다. 사용자의 진료 데이터는, 과거 레이저 치료기기(200)를 이용하여 시술을 받았던 경우, 해당 시술에서 결정된 레이저 펄스 출력에너지 및 레이저 펄스 시간 간격에 대응하는 데이터를 포함할 수 있다.
제어부(233)는 레이저 치료기기(200)의 적어도 하나의 다른 구성요소를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 이를 위해, 제어부(233)는 프로세서, 메모리 등의 장치를 포함할 수 있다.
통신부(235)는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 치료기기(200)와 외부 전자 장치(예를 들면, 전자 장치(100)) 간의 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신부(235)는 레이저 치료기기(200)의 구성요소(예를 들면, 제어부(233))에서 생성된 신호 또는 데이터를 외부 전자 장치로 송신할 수 있고, 또는 외부 전자 장치로부터 데이터 또는 신호를 수신하여 레이저 치료기기(200)의 각 구성요소에 전달할 수도 있다. 통신부(235)는 레거시 셀룰러 네트워크, 5G 네트워크, 차세대 통신 네트워크를 통하여 외부의 전자 장치와 통신할 수 있다.
연결부(237)는 열성 레이저 장치(210)의 광 케이블(215)을 본체(230)에 연결시킬 수 있다.
다음으로, 도 5를 참조하면, 레이저 치료기기(200)의 열성 레이저 장치(210)는, 레이저 팁(211), 온도 센서(213), 광 케이블(215)을 포함할 수 있다. 레이저 팁(211)은 특정 파장의 레이저 펄스를 조사하기 위한 레이저 다이오드를 포함할 수 있다. 레이저 다이오드에서 조사하는 레이저의 파장은 다양할 수 있다. 일 실시예에서, 레이저 다이오드에서 조사하는 레이저의 파장은 1064nm일 수 있다.
온도 센서(213)는 열성 레이저 장치(210)에서 발생된 레이저 펄스가 조사되는 사용자의 손톱 또는 발톱 부위의 온도를 측정할 수 있다.
광 케이블(215)은 레이저 팁(211)에 연결되며, 광 케이블(215)은 레이저 치료기기(200)의 레이저 발생 장치(240)로부터 생성된 레이저 레이저 펄스를 레이저 팁(211)에 전달할 수 있다. 광 케이블(215) 내부에는 광 섬유가 형성될 수 있다. 즉, 광 케이블(215)은 광 섬유와, 광 섬유를 둘러싸는 형태로 형성되는 피복을 포함할 수 있다. 광 섬유와 피복은 동심원의 형태로 이루어질 수 있다.
다음으로, 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 치료기기에서 레이저 펄스를 생성하는 방법에 대하여 설명한다.
도 7은 본 발명의 레이저 치료기기(200)의 레이저 발생 장치(240)의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
레이저(LASER : Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)는, 원자나 분자에 의한 광의 유도 방출을 이용하여 광을 증폭시키는 장치를 의미한다. 분자나 원자 등 미시세계에서 각 입자가 가질 수 있는 에너지의 크기는 불연속적으로 결정되므로, 각 입자에 귀속된 전자는 여러 궤도 중 하나에 존재하게 된다. 이러한 궤도들은 각각의 고유한 에너지를 가지고 있으며, 어떠한 궤도에 존재하는 전자가 다른 궤도로 이동하기 위해서는 에너지 변화가 필요하다. 예를 들면, 전자가 빛을 흡수하는 경우, 전자는 더 높은 에너지를 가지는 궤도로 이동하게 된다. 이는 빛을 완전히 반사하거나 투과하지 않는 대부분의 물질에서 볼 수 있는 현상이다. 또는, 전자가 빛을 발산하면서 더 낮은 에너지의 궤도로 옮겨갈 수도 있다.
이러한 전자 천이(electron transition)의 또 다른 유형으로, 유도 방출(induced emission)이 있다. 유도 방출이란, 두 궤도 사이의 에너지 차이에 해당하는 에너지를 가진 빛이 외부에서 들어오면 높은 에너지 궤도에 있던 전자가 같은 에너지의 빛을 내보내면서 낮은 에너지 궤도로 떨어지는 현상을 의미한다. 원자나 분자의 에너지가 낮은 상태를 기저상태라 하고, 그보다 높은 에너지를 갖는 상태를 여기상태라 하는데, 여기상태에서 기저상태로 천이되면 레이저를 방출하게 된다.
외부에서 두 에너지 궤도 차이에 해당하는 빛이 들어올 때 전자가 흡수해서 없어질 수도 있고 같은 빛을 추가로 내서 빛의 세기가 더 커질 수도 있다. 외부에서 진입된 빛을 흡수할 것인지 방출할 것인지를 결정하는 것은 전자가 높은 에너지 궤도에 있는가(유도 방출), 아니면 낮은 에너지 궤도에 있는가(흡수)에 따라 결정된다. 광 증폭이 된다는 말은 들어온 빛의 세기보다 더 큰 세기의 빛이 나간다는 의미이므로 흡수되는 경우보다 유도 방출되는 경우가 더 많으면 된다. 즉, 높은 에너지 궤도에 더 많은 전자가 있으면 된다. 이런 현상을 밀도 반전이라 한다.
즉, 레이저의 원리는 빛을 낼 수 있는 물질의 원자나 분자에 있는 전자를 높은 에너지 궤도에 더 많이 있도록 해서 빛이 유도 방출되는 것이 흡수되는 것보다 많아지도록 해 빛을 증폭시키도록 하는 장치로 정의할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 치료기기(200)의 열성 레이저 장치(210)에서 조사되는 레이저의 파장은 1064nm인데, 해당 파장을 갖는 레이저는 Nd:YAG 레이저를 이용하여 발생시킬 수 있다. Nd:YAG(Neodymium Doped Yttrium Aluminum Garnet)란, Y(Yttrium),·A(Aluminum)·G(Garnet)으로 이루어진 결정(Crystal)에 발광 소자인 Nd(Neodymium) 이온을 도핑하여 만든 결정체이다. 이러한 Nd:YAG 결정체의 사이드부터 빛(램프나 LD)을 비춰 여기 상태로 만들면, 여기상태에서 기저상태로 천이되는 전자들에 의해 1064nm 파장의 레이저가 방출된다.
Nd:YAG 레이저는 레이저 반사경 일부를 가려 펄스의 분포 역전 에너지를 컨트롤 할 수 있도록 구성되는 Q-스위치를 이용하여 1064nm의 긴 펄스 파장대역을 짧은 펄스 폭과 높은 출력 에너지를 갖는 숏 펄스대역으로 변환시킬 수 있다.
도 7을 참조하면, 레이저 발생 장치(240)는 결정체(241), 램프(242), 제1 반사경(244), 제2 반사경(244), Q-스위치(245), 레이저 출력 모듈(247)을 포함할 수 있다.
결정체(241)는 레이저 광을 발생시킬 수 있다. 결정체(241)는 전술한 바와 같이 Nd:YAG 결정체일 수 있다. 이 경우, 결정체(241)에서 발생시키는 레이저 광의 파장은 1064nm일 수 있다.
램프(242)는 결정체(241)에 광원을 조사할 수 있다. 일 실시예에서, 램프(242)는 크립톤 아크(Krypton Arc) 램프일 수 있다. 램프(242)는 불활성 기체인 크립톤(Krypton)이 주입된 유리관을 포함할 수 있다. 램프(242)의 유리관 양쪽 전극에는 전압이 인가될 수 있다. 램프(242)의 유리관 양쪽 전극에는 전압이 인가되는 경우, 유리관에서 아크가 발생하며 빛이 발생하게 된다.
제1 반사경(244) 및 제2 반사경(244)은 Fabry-Pιrot 공진기를 구성할 수 있다. 제1 반사경(244) 및 제2 반사경(244)은 결정체(241)에서 발생한 레이저 광을 반사시킬 수 있다. 결정체(241)에서 발생한 1064nm 파장의 레이저 광이 제1 반사경(244)에서 반사된 후, 레이저 광은 제1 반사경(244)과 제2 반사경(244) 사이에서 반사를 거듭하며 그 크기가 증폭될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 반사경(244)의 반사율은 100%이고, 제2 반사경(244)의 반사율은 20%일 수 있다.
제2 반사경(244)을 통하여 출력된 짧은 펄스 폭과 높은 에너지를 갖는 1064nm의 숏 펄스 광은 레이저 출력부(221)에 입사되고, 레이저 펄스로 변환되어 출력된다.
Q-스위치(245)는 결정체(241)와 제1 반사경(244) 사이의 레이저 광의 경로 상에 설치될 수 있다. 결정체(241)에서 발생한 레이저 광이 제1 반사경(244) 쪽으로 조사될 때 Q-스위치(245)가 레이저 광의 이동 경로 상에 위치하는 경우, 레이저 광은 짧은 펄스 폭과 높은 에너지를 갖는 1064nm의 숏 펄스 광으로 변환되게 된다.
Q-스위치(Q-switch)(245)는 매우 짧은 펄스와 높은 최대 출력을 가진 레이저 펄스를 생성할 수 있다. Q 값은 공진기에 저장된 에너지(stored energy)에 대한 에너지 손실(energy loss)의 비율을 의미할 수 있다. 예를 들면, 레이저 발생 장치(240)에 저장된 에너지에 대한 에너지 손실의 비율이 적은 경우, Q 값이 높다는 것을 의미할 수 있다.
Q-스위칭은 레이저 광의 출력을 펄스(pulse)로 만들기 위하여 공진기의 손실률에 주기적으로 변화를 주는 기술을 의미한다. 낮은 Q 값을 갖는 공진기에서의 높은 손실률은 이득 매질에 큰 에너지가 저장될 수 있게 해주며, 다시 공진기가 낮은 손실률과 높은 Q 값으로 스위칭되면 레이저 광은 빛 에너지로 빠르게 방출되게 된다.
일 실시예에서, Q-스위치(245)는 Cr4+:YAG로 구성될 수 있다. Q-스위치(245)의 초기투과도는 0.43일 수 있다. 일 실시예에서, Q-스위치(245)의 Q 값을 가변적일 수 있다.
레이저 출력 모듈(247)는 제1 반사경(244)과 제2 반사경(244) 사이에서 증폭 및 공진 과정을 거친 레이저 펄스를 레이저 발생 장치(240) 외부로 출력시킬 수 있다.
다음으로, 본 발명의 레이저 발생 장치(240)에서의 레이저 펄스의 생성 과정을 설명한다.
먼저, 제1 시점에서, 램프(242)에 전원을 인가하여 결정체(241)에 광원을 조사한다. 이 때, Q-스위치(245)의 Q 값은 낮게 유지된다. 결정체(241) 에서는 광펌핑으로 인해 밀도 반전이 이루어진다.
제2 시점에서, Q-스위치(245)를 열어 Q-스위치(245)의 초기투과도를 증가시킨다. 이어, 광자 밀도가 최대(Q 값이 높은 상태)가 되는 시점(제3 시점)에서, Q-스위치(245)의 포화투과도는 기저상태의 불포화로 인해 최대투과도보다 낮게 나타난다. 이 경우 Q-스위치(245)의 문턱 반전밀도값은 다음과 같다.
[수학식 1]에서, dth는 Q-스위치(245)의 문턱 반전밀도값, S은 결정체(241)의 유도방전 단면적, L은 결정체(241)의 길이, R은 제2 반사경(244)의 반사율, Ts는 제3 시점에서의 Q-스위치(245)의 포화투과도, l은 정상모드에서 레이저 발생 장치(240)의 내부 광손실을 의미할 수 있다.
제4 시점에서, 레이저 펄스가 종료된다. 이 때 최종 반전밀도값은 다음의 [수학식 2]에 의해 계산된다.
[수학식 2]에서, df는 제4 시점에서의 최종 반전밀도값, di는 레이저 발생을 위해 펌핑된 반전밀도값, dth는 Q-스위치(245)의 문턱 반전밀도값을 의미할 수 있다.
[수학식 1], 및 [수학식 2]를 이용하여 레이저 발생 장치(240)에서 생성되는 레이저 펄스의 출력에너지 계산식을 다음과 같이 구할 수 있다.
[수학식 3]에서, E는 레이저 펄스 출력에너지, hv는 레이저 광의 광자에너지, S은 결정체(241)의 유도방전 단면적, A는 결정체(241)의 단면적, c는 밀도반전 감소계수, df는 제4 시점에서의 최종 반전밀도값, di는 레이저 발생을 위해 펌핑된 반전밀도값, R은 제2 반사경(244)의 반사율을 의미할 수 있다.
도 7을 참조하여 설명한 레이저 발생 장치(240)의 레이저 생성 방법은 본체(230)의 제어부(233)에 의해 제어될 수 있다. 즉, 본체(230)의 제어부(233)는, 치료 효과를 높이기 위해 적절한 레이저 펄스의 시간 간격 및 레이저 펄스의 출력 에너지를 결정하고, 상기 시간 간격 및 출력 에너지를 가지는 레이저 펄스를 생성하도록 레이저 발생 장치(240)를 제어할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 레이저 치료기기(200)는 파장이 안정된 레이저 펄스를 생성할 수 있다. 또한, Q-스위치(245)의 Q 값을 조절함으로써 레이저 펄스의 출력에너지와, 레이저 펄스의 시간 간격을 필요에 따라 조절할 수도 있다. 이를 통해 사용자의 손톱 및 발톱의 진균증 치료에 적합한 레이저 펄스를 생성하여, 진균증의 치료 효과를 높일 수 있다.
도 8은 도 2의 프로세서(110)의 다층 신경망(113)을 설명하기 위한 도면이다.
프로세서(110)는 본 발명의 레이저 치료기기(200)로부터 사용자 진료 데이터를 입력받을 수 있다. 사용자의 진료 데이터는, 레이저 광 출력에너지 및 레이저 펄스 시간 간격에 대응하는 데이터를 포함할 수 있다.
또한, 프로세서(110)는 레이저 치료기기(200)로부터 영상 데이터를 전달받을 수 있다. 프로세서(110)는 입력된 데이터들을 기초로 보정 데이터를 생성할 수 있다. 보정 데이터는, 레이저 치료기기(200)의 레이저 발생 장치(240)에서 생성되는 레이저 광의 출력에너지, 및 레이저 펄스의 시간 간격에 대한 정보를 포함할 수 있다.
이를 위해, 프로세서(110)은 다층 신경망(113), 및 학습 엔진(미도시)을 포함할 수 있다.
학습 엔진은 복수의 학습 데이터를 사용하여 다층 신경망(113)을 미리 지도학습시킬 수 있다. 다층 신경망(Multilayer Neural Network)은 많은 수의 인공 뉴런(또는, 노드)들을 이용하여 생물학적인 시스템의 계산 능력을 모방하는 소프트웨어나 하드웨어로 구현된 예측 모델이다.
학습 엔진은, 다층 신경망(113)이 진료 데이터를 입력 받고 적절한 보정 데이터를 생성할 수 있도록, 사용자 진료 데이터를 입력값으로 하고, 미리 설정된 보정 데이터를 출력값으로 하는 학습 데이터를 사용하여 다층 신경망(113)을 지도학습시킬 수 있다. 이때, 지도학습이란, 입력값과 그에 따른 출력값이 있는 데이터를 학습 데이터로 이용하여 주어진 입력값에 따른 출력값을 찾는 학습을 의미하며, 정답을 알고 있는 상태에서 이루어지는 학습을 의미한다. 지도 학습에서 주어지는 입력값과 출력값 세트를 학습 데이터(Training Data)라고 한다. 즉, 상술한 영상 분석 데이터의 이미지를 분석하여 획득한 오브젝트 벡터와 임계값은 각각 입력값과 출력값으로서, 다층 신경망(113)의 지도학습을 위한 학습 데이터로 사용될 수 있다.
도 8을 참조하면, 다층 신경망(113)은 입력 레이어(113_1), 하나 이상의 히든 레이어(113_2), 및 출력 레이어(113_3)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 다층 신경망(113)은, 입력값을 입력받고 제1 특징 벡터의 성분 개수에 상응하는 노드들을 갖는 입력 레이어(113_1), 입력 레이어(113_1)의 출력값 각각에 대하여 가중치를 곱하고, 바이어스(bias)를 더하여 출력하는 제1 히든 레이어, 및 제1 히든 레이어의 출력값 각각에 대하여 가중치를 곱하고, 바이어스를 더하여 출력하는 제2 히든 레이어, 및 제2 히든 레이어의 출력값 각각에 대하여 가중치를 곱하고, 그 결과를 활성화 함수를 이용하여 출력하는 출력 레이어(output layer)(113_3)를 포함할 수 있다. 비록 도 8에서는 2개의 히든 레이어만이 도시되었으나, 하나 이상의 히든 레이어(113_2)는, 제1 히든 레이어, 제2 히든 레이어외에 더 많은 수의 히든 레이어를 포함할 수 있다.
예를 들어, 활성화 함수는 Softmax 함수일 수 있으나, 본 발명의 실시예는 이에 제한되는 것은 아니고, 활성화 함수는 LeRU 함수 등 다른 다양한 함수일 수 있다. 가중치와 바이어스는 지도학습에 의해 지속적으로 갱신될 수 있다.
구체적으로, 출력 벡터는 출력 레이어(113_3)에 연결된 손실함수 레이어에 입력될 수 있다. 손실함수 레이어는 출력 벡터와 각각의 학습 데이터에 대한 정답 벡터를 비교하는 손실 함수를 이용하여 손실값을 출력할 수 있다. 다층 신경망(113)의 파라미터는 손실값이 작아지는 방향으로 지도학습될 수 있다.
예를 들어, 손실함수 레이어는 [수학식 4]를 따라 손실 값을 계산할 수 있다. [수학식 4]에서, N은 복수의 학습 데이터의 수, n은 학습 데이터를 식별하는 자연수, k는 n번째 학습 데이터의 값을 식별하는 자연수, nk는 n번째 학습 데이터의 k번째 값을 의미하고, t는 정답 데이터를 의미하고, y는 출력 벡터를 의미하고, E는 손실값을 의미할 수 있다.
또는, 손실함수 레이어는 [수학식 5]를 따라 손실 값을 계산할 수 있다. [수학식 5]에서, n은 클래스 별 학습 데이터의 수, y와 j는 클래스를 나타내는 식별자, C는 상수값, M은 클래스의 개수, x_y는 학습 데이터가 클래스 y에 속할 확률값, x_j는 학습 데이터가 클래스 j에 속할 확률값, L은 손실값을 의미할 수 있다.
프로세서(110)는 적어도 하나의 하드웨어 칩 형태로 제작되어 디바이스에 탑재될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(110)는 인공 지능(AI; artificial intelligence)을 위한 전용 하드웨어 칩 형태로 제작될 수도 있고, 또는 기존의 범용 프로세서(예: CPU 또는 application processor) 또는 그래픽 전용 프로세서(예: GPU)의 일부로 제작되어 전술한 각종 디바이스에 탑재될 수도 있다.
이 경우, 프로세서(110)는 하나의 디바이스에 탑재될 수도 있으며, 또는 별개의 디바이스에 탑재될 수도 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
Claims (10)
- 열성 레이저 장치와 비열성 레이저 장치, 및 레이저 발생 장치를 포함하는 레이저 치료기기에 있어서,
상기 비열성 레이저 장치는,
사용자의 발을 수용 가능하게 하는 적어도 하나의 수용부;
상기 수용부 내부에 제1 레이저 펄스를 조사하기 위한 하나 이상의 제1 레이저 다이오드를 포함하는 레이저 출력부;
상기 수용부 내부의 측벽 또는 내벽에 설치되며, 상기 수용부 내부에 자외선을 조사하여 상기 수용부 내부를 살균 소독하는 살균부;
상기 수용부의 바닥 면에 설치되며, 상기 사용자의 발에 의해 상기 바닥 면에 가해지는 압력을 감지하여 전기 신호를 생성하는 센싱부;를 포함하고,
상기 열성 레이저 장치는,
특정 파장을 가지는 제2 레이저 펄스를 조사하기 위한 제2 레이저 다이오드를 포함하는 레이저 팁;
상기 레이저 팁에 연결되며, 상기 레이저 발생 장치로부터 생성된 제2 레이저 펄스를 상기 레이저 팁에 전달하는 광 케이블; 및
상기 제2 레이저 다이오드로부터 상기 제2 레이저 펄스가 조사되는 상기 사용자의 발톱 부위의 온도를 측정하는 온도 센서;을 포함하는,
레이저 치료기기. - 제1항에 있어서,
상기 레이저 발생 장치는,
제1 반사경;
상기 제1 반사경의 반사율과 상이한 반사율을 가지는 제2 반사경;
상기 제1 반사경과 상기 제2 반사경 사이에 배치되며, 레이저 광을 발생시키는 결정체;
상기 결정체에 광원을 조사하는 하나 이상의 램프;
상기 제1 반사경과 상기 제2 반사경 사이에 형성되는 상기 레이저 광의 경로 상에 설치되는 Q-스위치; 및
상기 제2 반사경에서 출력되는 상기 레이저 광을 입력받고, 상기 레이저 광을 상기 제2 레이저 펄스로 변환하여 상기 레이저 발생 장치의 외부로 출력하는 레이저 출력 모듈;을 포함하는,
레이저 치료기기. - 제2항에 있어서,
상기 레이저 치료기기는,
상기 열성 레이저 장치, 상기 비열성 레이저 장치, 및 상기 레이저 발생 장치를 제어하는 제어부;를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 제2 레이저 펄스의 출력 에너지, 상기 제2 레이저 펄스의 시간 간격에 대응하는 정보를 포함하는 진료 데이터를 생성하는,
레이저 치료기기. - 제1항에 있어서,
상기 비열성 레이저 장치는,
상기 수용부 내부에 상기 사용자의 발이 삽입되는 경우, 상기 사용자의 발을 촬영하여 영상 데이터를 생성하는 촬영부;를 더 포함하고,
상기 레이저 치료기기는,
상기 영상 데이터를 출력하는 디스플레이;를 더 포함하는,
레이저 치료기기. - 레이저 치료기기, 및 상기 레이저 치료기기와 통신하는 전자 장치를 포함하는 레이저 치료기기 제어 시스템에 있어서,
상기 레이저 치료기기는,
열성 레이저 장치; 및
제어부;를 포함하고,
상기 열성 레이저 장치는,
특정 파장을 가지는 제2 레이저 펄스를 조사하기 위한 제2 레이저 다이오드를 포함하는 레이저 팁;
상기 레이저 팁에 연결되며, 레이저 발생 장치로부터 생성된 제2 레이저 펄스를 상기 레이저 팁에 전달하는 광 케이블; 및
상기 제2 레이저 다이오드로부터 상기 제2 레이저 펄스가 조사되는 사용자의 손톱 또는 발톱 부위의 온도를 측정하는 온도 센서;을 포함하는,
레이저 치료기기 제어 시스템. - 제5항에 있어서,
상기 레이저 발생 장치는,
제1 반사경;
상기 제1 반사경의 반사율과 상이한 반사율을 가지는 제2 반사경;
상기 제1 반사경과 상기 제2 반사경 사이에 배치되며, 레이저 광을 발생시키는 결정체;
상기 결정체에 광원을 조사하는 하나 이상의 램프;
상기 제1 반사경과 상기 제2 반사경 사이에 형성되는 상기 레이저 광의 경로 상에 설치되는 Q-스위치; 및
상기 제2 반사경에서 출력되는 상기 레이저 광을 입력받고, 상기 레이저 광을 상기 제2 레이저 펄스로 변환하여 상기 레이저 발생 장치의 외부로 출력하는 레이저 출력 모듈;을 포함하고,
상기 전자 장치는,
프로세서, 및 메모리를 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 레이저 치료기기로부터 진료 데이터를 수신하고,
상기 진료 데이터를 기초로 상기 레이저 발생 장치의 제어에 이용되는 보정 데이터를 생성하는,
레이저 치료기기 제어 시스템. - 제6항에 있어서,
상기 프로세서는,
입력 레이어, 하나 이상의 히든 레이어 및 출력 레이어를 포함하는 다층 신경망; 및
상기 다층 신경망을 학습시켜 상기 진료 데이터를 기초로 보정 데이터의 최적화된 하이퍼파라미터(hyperparameter)를 산출하는 학습 엔진;을 포함하고,
상기 입력 레이어는, 상기 진료 데이터를 입력값으로 하고 상기 보정 데이터를 출력값으로 하는 학습 데이터를 입력받고,
상기 하나 이상의 히든 레이어는, 상기 입력 레이어의 출력값 각각에 대하여 가중치를 곱하고, 바이어스를 더하여 출력하고,
상기 출력 레이어는, 상기 히든 레이어의 출력값을 입력받아 활성화 함수를 이용하여 출력 벡터를 출력하고,
상기 다층 신경망은 상기 출력 레이어에 연결된 손실함수 레이어를 포함하고,
상기 출력 벡터는 상기 손실함수 레이어에 입력되고,
상기 손실함수 레이어는 상기 출력 벡터와 각각의 학습 데이터에 대한 정답 벡터를 비교하는 손실 함수를 이용하여 손실값을 출력하고, 상기 다층 신경망의 파라미터는 상기 손실값이 작아지는 방향으로 학습되는,
레이저 치료기기 제어 시스템. - 제어부에 의해, 레이저 발생 장치에서 생성되는 레이저 펄스의 출력에너지 및 상기 레이저 펄스의 시간 간격에 대응하는 정보를 포함하는 진료 데이터를 생성하는 단계;
프로세서에 의해, 상기 제어부로부터 상기 진료 데이터를 수신하는 단계; 및
상기 프로세서에 의해, 상기 진료 데이터를 기초로 상기 레이저 발생 장치의 제어에 이용되는 보정 데이터를 생성하는 단계;를 포함하되,
상기 프로세서는, 입력 레이어, 하나 이상의 히든 레이어 및 출력 레이어를 포함하는 다층 신경망; 및 상기 다층 신경망을 학습시켜 상기 진료 데이터를 기초로 보정 데이터의 최적화된 하이퍼파라미터(hyperparameter)를 산출하는 학습 엔진;을 포함하고,
상기 입력 레이어는, 상기 진료 데이터를 입력값으로 하고 상기 보정 데이터를 출력값으로 하는 학습 데이터를 입력받고, 상기 하나 이상의 히든 레이어는, 상기 입력 레이어의 출력값 각각에 대하여 가중치를 곱하고, 바이어스를 더하여 출력하고, 상기 출력 레이어는, 상기 히든 레이어의 출력값을 입력받아 활성화 함수를 이용하여 출력 벡터를 출력하고,
상기 다층 신경망은, 상기 출력 레이어에 연결된 손실함수 레이어를 포함하고, 상기 출력 벡터는 상기 손실함수 레이어에 입력되고, 상기 손실함수 레이어는 상기 출력 벡터와 각각의 학습 데이터에 대한 정답 벡터를 비교하는 손실 함수를 이용하여 손실값을 출력하고, 상기 다층 신경망의 파라미터는 상기 손실값이 작아지는 방향으로 학습되는,
레이저 치료기기 제어 방법. - 하드웨어와 결합되어 제8항의 방법을 실행시키기 위하여 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
- 하드웨어와 결합되어 제8항의 방법을 실행시키기는 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20220137032 | 2022-10-24 | ||
| KR1020220137032 | 2022-10-24 | ||
| KR20220137950 | 2022-10-25 | ||
| KR1020220137950 | 2022-10-25 | ||
| KR1020220139035A KR102506623B1 (ko) | 2022-10-24 | 2022-10-26 | 손톱 또는 발톱에 레이저 광선을 조사하는 장치 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220139035A Division KR102506623B1 (ko) | 2022-10-24 | 2022-10-26 | 손톱 또는 발톱에 레이저 광선을 조사하는 장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230038433A true KR20230038433A (ko) | 2023-03-20 |
Family
ID=85508420
Family Applications (3)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220139035A KR102506623B1 (ko) | 2022-10-24 | 2022-10-26 | 손톱 또는 발톱에 레이저 광선을 조사하는 장치 |
| KR1020230027120A KR20230038433A (ko) | 2022-10-24 | 2023-02-28 | 손발톱 진균증 치료를 위한 레이저 치료기기 |
| KR1020230027122A KR20230038434A (ko) | 2022-10-24 | 2023-02-28 | 손발톱 진균증 치료를 위한 레이저 치료기기 |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220139035A KR102506623B1 (ko) | 2022-10-24 | 2022-10-26 | 손톱 또는 발톱에 레이저 광선을 조사하는 장치 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020230027122A KR20230038434A (ko) | 2022-10-24 | 2023-02-28 | 손발톱 진균증 치료를 위한 레이저 치료기기 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (3) | KR102506623B1 (ko) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117717718B (zh) * | 2024-01-31 | 2024-04-16 | 中国人民解放军空军特色医学中心 | 用于红色毛癣菌致甲癣的多波长激光治疗装置及使用方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101576870B1 (ko) * | 2014-06-25 | 2015-12-21 | 주식회사 루트로닉 | 피부용 레이저 장치 |
| KR102245150B1 (ko) * | 2020-05-15 | 2021-04-26 | 이재용 | 초음파 발생 시스템 및 그의 제어 방법 |
| KR102308316B1 (ko) * | 2021-04-26 | 2021-10-06 | (주)쉬엔비 | 무좀 치료기 |
-
2022
- 2022-10-26 KR KR1020220139035A patent/KR102506623B1/ko active IP Right Grant
-
2023
- 2023-02-28 KR KR1020230027120A patent/KR20230038433A/ko active Application Filing
- 2023-02-28 KR KR1020230027122A patent/KR20230038434A/ko active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20230038434A (ko) | 2023-03-20 |
| KR102506623B1 (ko) | 2023-03-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102506623B1 (ko) | 손톱 또는 발톱에 레이저 광선을 조사하는 장치 | |
| Tanghetti, MD et al. | A comparative study with a 755 nm picosecond Alexandrite laser with a diffractive lens array and a 532 nm/1064 nm Nd: YAG with a holographic optic | |
| US20210016111A1 (en) | Optical stimulation systems with calibration and methods of making and using | |
| Dattoli et al. | Semi-analytical models of free electron laser saturation | |
| Pitkänen | Are dark photons behind biophotons | |
| Lima et al. | Photobiomodulation via multiple-wavelength radiations | |
| CN105310771A (zh) | 一种出射均匀光斑的半导体激光器医疗模组及其应用 | |
| Lin | Auditory effects of microwave radiation | |
| Aru et al. | Investigating the impact of 5G radiation on human health using machine learning | |
| Yan et al. | Self-consistent “start-to-end” simulation for free electron laser | |
| Góralczyk et al. | Low-level laser irradiation modifies the effect of hyperglycemia on adhesion molecule levels | |
| US20220176155A1 (en) | Treatment planning for focal therapy treatments | |
| CN106992425A (zh) | 具有脉冲自压缩特性的无阶梯诱导非相干准分子激光光源 | |
| Penn et al. | Designs and numerical calculations for echo-enabled harmonic generation at very high harmonics | |
| Wang et al. | Analysis and data-based modeling of the photochemical reaction dynamics of the induced singlet oxygen in light therapies | |
| Lui et al. | Radiation sources and interaction with skin | |
| Pitkänen | About the New Physics Behind Qualia | |
| Papadopoulos et al. | Longitudinal and transverse optimization for a high repetition rate injector | |
| CN113471797B (zh) | 一种集病理检测和激光治疗功能一体的光纤激光器 | |
| Ji et al. | A Photothermal Modelling Approach for Micro‐LED Arrays in Wireless Optogenetics | |
| Geng et al. | Simulation and experiments of a high power pulsed optically pumped gas Terahertz laser | |
| Kalinin et al. | The use of inhomogeneous forming lines in the laser power supply system on a high-current Z-discharge plasma | |
| US20210283416A1 (en) | Cancer treatment system | |
| KR20230137001A (ko) | 집속 심도가 조절 가능한 전파 집속 방법 및 그 장치 | |
| Belous et al. | EHF-autohemotherapy |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A107 | Divisional application of patent |