KR20230155880A - 기포감지유닛 및 그를 포함하는 레이저 치료장치 - Google Patents

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KR20230155880A
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Abstract

감지하는 기포의 크기를 조절할 수 있는 기포감지유닛 및 그를 포함하는 레이저 치료장치가 제공된다. 본 발명에 의한 기포감지유닛은 기판, 내부에 액체가 흐르는 튜브. 기판에 실장되며 튜브의 제1 지점에서 투과되는 빛을 감지하여 액체 속의 기포를 감지하는 제1 센서, 기판에 실장되며 제1 지점과 다른 튜브의 제2 지점에서 투과되는 빛을 감지하여 액체 속의 기포를 감지하는 제2 센서, 제1 센서와 제2 센서로부터 각각 제1 감지신호와 제2 감지신호를 입력받아 튜브 속의 기포의 크기를 산출하는 제어부를 포함한다.

Description

기포감지유닛 및 그를 포함하는 레이저 치료장치{Bubble detection unit and laser treatment apparatus having the same}
본 발명은 기포감지유닛 및 그를 포함하는 레이저 치료장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 감지하는 기포의 크기를 조절할 수 있는 기포감지유닛 및 그를 포함하는 레이저 치료장치에 관한 것이다.
레이저 치료장치는 레이저 광선을 치료에 응용한 장치이다. 레이저 치료장치는 특정 파장의 레이저를 피부의 목표 영역에 조사하여 손상된 혈관을 치료하거나, 피부 질환을 치료하는데 사용되고 있다. 예를 들어, 레이저 치료장치는 안과, 피부과, 이비인후과, 산부인과, 정형외과, 외과 등 사용되지 않는 분야를 찾기 어려울 정도로 다방면으로 사용되고 있다.
레이저 치료장치는 기본적으로 레이저를 특정 부위에 조사하고 열을 가해 특정 부위의 세포나 조직에 열손상 또는 화학반응을 일으켜 사용된다. 이때, 레이저가 조사되면 조사된 부위의 온도가 상승하며 피부 화상으로 이어질 위험도 있다. 따라서, 레이저를 간헐적으로 조사하며, 레이저 조사 사이사이 마다 차가운 냉매를 분사하여 온도를 낮춰 피부 화상을 방지한다.
분사되는 냉매가스는 주로 액체 상태로 탱크에 저장되고, 튜브와 같이 긴 관을 통해 액체 상태의 냉매가스를 끌어와 특정 부위에 분사하기 직전에 가스로 상변화하여 분사한다. 다만, 탱크 속의 냉매가스가 거의 소진된 경우, 튜브를 타고 기포가 발생하고, 기포가 발생된 구간만큼 특정 부위에 냉매가스가 분사되지 않는 문제가 발생한다. 이러한 경우 냉각 과정없이 레이저만 계속해서 조사될 가능성이 있어, 조사 부위가 손상될 가능성이 크다.
또한, 종래의 레이저치료장치는 냉매가스의 분사 직전에 핸드피스에서 기포를 감지하는 한계가 있었다. 이 경우 기포가 감지된 시점과 분사 시점 사이의 시간차이가 거의 없어, 기포가 감지되더라도 레이저가 계속 조사되는 등의 한계가 있었다. 더 나아가, 기포를 감지하는 방식이 한 지점에서만 감지되거나 특정 크기의 기포만을 감지할 수 있어, 유동적으로 감지되는 기포의 크기를 조절하는데 어려움이 있었다.
대한민국 등록특허 제10-1386137호 (2014. 04. 29)
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 감지하는 기포의 크기를 조절할 수 있는 기포감지유닛을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 액체 속의 기포를 효율적으로 감지할 수 있는 기포감지유닛을 포함하는 레이저 치료장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 의한 기포감지유닛은, 기판과, 내부에 액체가 흐르는 튜브와, 상기 기판에 실장되며 상기 튜브의 제1 지점에서 투과되는 빛의 양을 감지하여 상기 액체 속의 기포를 감지하는 제1 센서와, 상기 기판에 실장되며 상기 제1 지점과 다른 상기 튜브의 제2 지점에서 투과되는 빛을 감지하여 상기 액체 속의 기포를 감지하는 제2 센서와, 상기 제1 센서와 상기 제2 센서로부터 각각 제1 감지신호와 제2 감지신호를 입력받아 상기 튜브 속의 기포의 크기를 산출하는 제어부를 포함한다.
상기 제어부는, 상기 제1 센서와 상기 제2 센서가 동시에 기포를 감지할 때만 상기 튜브 내부에 기포가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 액체가 상기 제1 지점으로부터 상기 제2 지점으로 유동할 때, 상기 제1 감지신호가 기포를 감지한 신호로 유지된 상태에서 상기 제2 감지신호가 기포를 감지한 신호로 인식되면 상기 제1 지점과 상기 제2 지점 사이의 공간을 기포로 판단할 수 있다.
상기 제1 지점과 상기 제2 지점 사이의 거리를 조절하여 상기 제어부가 인식하는 기포의 크기를 조절할 수 있다.
상기 제1 센서와 상기 제2 센서는 서로 인접하여 설치되며, 상기 튜브는 상기 제1 지점과 상기 제2 지점 사이의 길이가 상기 제1 센서와 상기 제2 센서 사이의 거리보다 길게 형성되어 상기 제1 센서와 상기 제2 센서 사이에 굴절부가 형성될 수 있다.
상기 굴절부는, 상기 제1 지점과 상기 제2 지점 사이의 길이가 원주가 되는 링 형상으로 형성될 수 있다.
본 발명에 의한 레이저 치료장치는, 본체와, 상기 본체에 수용되어 레이저를 발생시키는 레이저 발생기와, 상기 본체에 수용되어 액상의 냉매를 저장하는 저장탱크와, 상기 레이저 발생기에 연결되어 상기 레이저를 전달하는 광섬유와 상기 저장탱크에 연결되어 상기 냉매를 전달하는 튜브를 포함하며, 상기 본체로부터 연장되는 연결케이블과, 상기 연결케이블에 연결되며, 상기 광섬유를 통하여 전달 받은 상기 레이저를 조사하는 레이저조사부와, 상기 튜브를 통하여 전달받은 상기 냉매를 분사하는 분사노즐과, 상기 튜브를 개폐하여 상기 냉매의 분사를 제어하는 밸브를 포함하는 핸드피스와, 상기 튜브에 설치되어 상기 튜브를 통해 이동하는 기포를 감지하는 기포감지유닛을 포함한다.
상기 기포감지유닛은, 상기 저장탱크와의 거리가 상기 밸브와의 거리보다 짧은 위치에 설치될 수 있다.
상기 기포감지유닛은, 상기 본체 내부에 설치되어 기포가 상기 연결케이블로 유입되기 전에 기포를 감지할 수 있다.
상기 레이저 발생기는, 상기 기포감지유닛이 상기 튜브 내부에 기포가 발생한 것으로 판단하면 상기 레이저의 발생을 일시적으로 중단할 수 있다.
본 발명은 튜브 속의 기포를 감지할 때, 특정 크기 이상의 기포만을 감지하도록 설정할 수 있어 액체의 흐름을 안정적으로 유지하며 문제가 될 수 있는 기포만을 선별해 낼 수 있다. 또한, 감지하는 기포의 크기를 손쉽게 조절할 수 있어, 튜브를 따라 흐르는 액체의 종류나 상황에 따라 적절한 감지 기포의 크기를 설정할 수 있다.
또한, 액상의 냉매가스를 튜브를 통해 공급할 때 튜브 속에 기포를 감지하여 냉매가스의 분사가 끊기는 것을 방지할 수 있다. 특히, 특정 크기의 기포를 감지할 수 있어 성능에 문제가 가지 않는 선에서 냉매가스를 안정적으로 분사할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 기포감지유닛의 사시도이다.
도 2는 도 1의 기포감지유닛의 제1 지점과 제2 지점 사이의 거리를 조절하는 모습을 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 기포감지유닛이 튜브 속의 기포를 감지하는 경우를 예시한 도면이다.
도 4는 도 1의 기포감지유닛이 튜브 속의 기포를 감지하지 않는 경우를 예시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 치료장치의 사시도이다.
도 6은 도 5의 레이저 치료장치의 구성도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 기포감지유닛 및 그를 포함하는 레이저 치료장치에 관하여 상세히 설명한다.
먼저, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 기포감지유닛을 설명한 후, 도 5 및 도 6을 참조하여 기포감지유닛을 포함하는 레이저 치료장치에 관하여 상세히 설명한다.
본 발명에 의한 기포감지유닛(1)은 액체가 흐르는 튜브(20) 속의 기포(bubble)를 감지하기 위한 장치로, 센서의 위치나 기판을 변경하지 않더라도 감지되는 기포의 크기를 쉽게 조절할 수 있는 특징이 있다. 기포감지유닛(1)은 튜브(20)의 길이 방향을 따라 서로 다른 두 지점에서 감지된 각각의 신호를 합산하여 기포의 크기를 산출할 수 있으며, 서로 다른 두 지점 사이를 통과하는 튜브(20)를 둥글게 말아 감지되는 기포 크기를 조절할 수 있다. 이러한 기포감지유닛(1)은 레이저 치료장치 등과 같이 액체가 흐르는 튜브(20) 내부의 기포를 검출해야 하는 다양한 장치에 설치될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 기포감지유닛(1)은 기판(10)과, 내부에 액체가 흐르는 튜브(20)와, 기판(10)에 실장되며 튜브(20)의 제1 지점(P1)에서 투과되는 빛을 감지하여 액체 속의 기포를 감지하는 제1 센서(30)와, 기판(10)에 실장되며 제1 지점(P1)과 다른 튜브(20)의 제2 지점(P2)에서 투과되는 빛을 감지하여 액체 속의 기포를 감지하는 제2 센서(40)와, 제1 센서(30)와 제2 센서(40)로부터 각각 제1 감지신호와 제2 감지신호를 입력받아 튜브(20) 속의 기포의 크기를 산출하는 제어부(50)를 포함한다.
튜브(20)는 액체가 흐르는 관으로, 액체를 이송하는 기능을 한다. 튜브(20)는 유연한 재질의 투명관 또는 복원력이 큰 투명관 형상일 수 있다. 튜브(20)는 동일한 유량의 액체를 이송하여 액체를 필요 지점에 안정적으로 공급해야 한다. 다만, 액체 속에 기포가 섞이는 경우 이송되는 액체의 유량이 일정하지 않고 변동되는 문제가 발생한다. 따라서, 튜브(20)를 따라 흐르는 액체 속에 문제가 될 수있는 크기의 기포는 처리가 필요하며, 본 발명에 의한 기포감지유닛(1)은 이러한 기포를 감지하여 일시적으로 작동을 멈춰 기포를 처리할 수 있다.
튜브(20)는 서로 다른 제1 지점(P1)과 제2 지점(P2)에서 기포가 감지될 수 있다. 본 명세서에서, 제1 지점(P1)은 튜브(20)의 길이 방향을 따라 위치할 수 있는 임의의 한 지점을 의미한다. 또한, 제2 지점(P2)은 제1 지점(P1)과 이격된 위치의 한 지점을 의미한다. 특히, 제1 지점(P1)과 제2 지점(P2)은 액체가 이동하는 경로 상에서 연속해서 위치할 수 있다. 다시 말해, 액체는 튜브(20)를 따라 이동하며 순차적으로 제1 지점(P1)과 제2 지점(P2)을 통과할 수 있다. 튜브(20)의 제1 지점(P1)과 제2 지점(P2)은 각각 제1 센서(30)와 제2 센서(40)에 위치가 고정된 상태일 수 있다. 제1 센서(30)와 제2 센서(40)는 기포를 감지하는 버블센서일 수 있으며, 서로 인접한 위치에 고정된 상태일 수 있다. 이러한 제1 센서(30)와 제2 센서(40)에 대해서는 후술하여 보다 상세히 설명하도록 한다. 즉, 제1 지점(P1)과 제2 지점(P2)은 서로 인접한 상태로 고정된 상태일 수 있다. 특히, 제1 지점(P1)과 제2 지점(P2) 사이 구간의 튜브(20)는 360°회전되어 굴절부(21)를 형성한다.
굴절부(21)는 제1 지점(P1)과 제2 지점(P2) 사이에 위치하는 튜브(20)의 굴절된 구간으로, 감지되는 기포의 크기를 조절하는 기능을 한다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 굴절부(21)는 제1 지점(P1)을 시작으로 360°회전되어 제2 지점(P2)까지 연장된 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 굴절부(21)는 일직선으로 연장되는 튜브(20)의 일 구간에서 한바퀴 회전된 형상으로 형성될 수 있다. 굴절부(21)는 양단부에 각각 기포가 감지되는 제1 지점(P1)과 제2 지점(P2)이 위치한다. 본 발명은 튜브(20)의 제1 지점(P1)과 제2 지점(P2) 사이의 공간에 대응되는 크기의 기포를 감지할 수 있다. 즉, 본 발명은 굴절부(21)에 대응되는 크기의 기포를 감지할 수 있다. 기포의 크기는 동일한 내경을 갖는 튜브(20)에서 임의의 구간으로 표현될 수 있다. 특히, 튜브(20)의 제1 지점(P1)과 제2 지점(P2)은 각각 제1 센서(30)와 제2 센서(40)에 고정된 임의의 구간으로, 충분히 변형이 가능하다. 잠시 도 2를 참조하면, 제1 지점(P1)과 제2 지점(P2)의 위치를 조절하여 굴절부(21)의 크기를 조절하고, 측정하고자 하는 기포의 크기를 조절할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 제1 센서(30)와 제2 센서(40)는 각각 튜브(20)의 제1 지점(P1)과 제2 지점(P2)의 기포를 감지하는 기능을 한다.
제1 센서(30)는 튜브(20)의 제1 지점(P1)이 고정되어, 제1 지점(P1)을 지나는 기포를 실시간으로 감지할 수 있다. 제1 센서(30)는 튜브 속의 기포를 감지하는 기포 감지 센서의 일종이다. 제1 센서(30)는 튜브(20)의 일 구간을 감싸며 일측에서 빛을 조사하고 타측에서 투과된 빛을 감지하여 기포를 감지해낼 수 있다. 제1 센서(30)는 제1 지점(P1)에서 기포가 감지되면, 기포가 감지되었다는 제1 감지신호를 출력할 수 있다. 제1 감지신호는 제1 지점(P1)에서 기포가 감지되었음을 의미하는 신호이다. 제1 센서(30)는 제1 감지신호를 제어부(50)로 전달할 수 있으며, 이들의 동작 관계에 대해서는 후술하여 보다 상세히 설명한다.
제2 센서(40)는 튜브(20)의 제2 지점(P2)이 고정되어, 제2 지점(P2)을 지나는 기포를 실시간으로 감지할 수 있다. 제2 센서(40)는 제1 센서(30)와 동일하게 튜브 속의 기포를 감지하는 센서의 일종일 수 있다. 제2 센서(40)는 기포 측정 방식 또한 전술한 제1 센서(30)와 동일하게 형성될 수 있다. 제2 센서(40)는 제2 지점(P2)에서 기포가 감지되면, 기포가 감지되었다는 제2 감지신호를 출력할 수 있다. 제2 감지신호는 제2 지점(P2)에서 기포가 감지되었음을 의미하는 신호이다. 제2 센서(40)는 제1 센서(30)와 동일하게 제2 감지신호를 제어부(50)로 전달할 수 있으며, 이들의 동작 관계에 대해서는 후술하여 보다 상세히 설명한다.
제1 센서(30)와 제2 센서(40)는 동일한 기판(10)에 실장되며, 서로 인접하게 설치될 수 있다. 제1 센서(30)와 제2 센서(40)는 기판(10)에 위치가 고정된 상태일 수 있다. 즉, 제1 센서(30)와 제2 센서(40)는 하나의 기판(10)에 인접하게 설치되어 위치가 고정될 수 있다. 제1 센서(30)와 제2 센서(40)는 서로 인접한 위치라면, 다양한 방향으로 배치가 가능하다. 예를 들어, 도 1과 같이, 제1 센서(30)와 제2 센서(40)는 서로 평행하게 병렬로 배치될 수 있다. 제1 센서(30)와 제2 센서(40)가 서로 병렬로 배치되는 경우, 튜브(20)의 제1 지점(P1)과 제2 지점(P2)이 나란히 배치될 수 있다. 이 경우, 도 1을 기준으로, 튜브(20)는 제1 센서(30)와 제2 센서(40)를 각각 전방에서 후방을 향해 관통하여 결합될 수 있다. 또한, 제1 센서(30)와 제2 센서(40)는 직렬로 배치되어 서로 일직선 상에 배열되거나, 서로 어긋나게 배치되는 것도 충분히 가능하다. 다시 말해, 제1 센서(30)와 제2 센서(40)는 서로 인접하게 위치하는 한 배치는 다양하게 변형 가능하다. 또한, 제1 센서(30)와 제2 센서(40)를 인접하게 설치할 수 있어, 제1 센서(30)와 제2 센서(40)가 실장되는 기판(10)의 크기를 최소화할 수 있다. 즉, 본 발명에 의한 기포감지유닛(1)은 기판(10)의 소형화가 가능하며, 따라서 기포감지유닛(1) 자체의 부피도 작게 형성될 수 있다.
이때, 제1 센서(30)와 제2 센서(40) 사이의 거리보다, 전술한 튜브(20)의 제1 지점(P1)과 제2 지점(P2) 사이의 거리가 더 크게 형성될 수 있다. 제1 센서(30)와 제2 센서(40) 사이의 거리는, 제1 센서(30)와 제2 센서(40)를 일직선으로 연결하는 최단거리를 의미하고, 제1 지점(P1)과 제2 지점(P2) 사이의 거리는 튜브(20)의 길이 방향을 따른 제1 지점(P1)과 제2 지점(P2) 사이의 거리를 의미한다. 즉, 본 발명은 제1 센서(30)와 제2 센서(40) 사이의 튜브(20)가 굴절된 굴절부(21)가 형성되어, 항상 제1 센서(30)와 제2 센서(40) 사이의 거리보다 제1 지점(P1)과 제2 지점(P2) 사이의 거리가 더 크게 형성된다. 다시 말해, 제1 센서(30)와 제2 센서(40) 사이의 거리에 상관없이 굴절부(21)를 이용하여 측정하고자 하는 기포의 크기를 설정할 수 있다. 측정하고자 하는 기포의 크기를 조절하는 방법은 후술하여 보다 상세히 설명하도록 한다.
한편, 제어부(50)는 제1 센서(30)와 제2 센서(40)로부터 각각 제1 감지신호와 제2 감지신호를 전달받아 기포의 크기를 산출하는 기능을 한다. 제어부(50)는 제1 센서(30) 및 제2 센서(40)와 동일한 기판(10)에 설치되어, 제1 센서(30) 및 제2 센서(40) 와 전기회로로 연결된 상태일 수 있다. 즉, 제어부(50)는 제1 센서(30)와 제2 센서(40)로부터 동시에 제1 감지신호와 제2 감지신호를 전달받을 수 있으며, 상황에 따라 제1 감지신호와 제2 감지신호를 합산하여 기포의 크기 및 유무를 판단할 수 있다. 제어부(50)의 기포 판단 과정은 후술하여 보다 상세히 설명하도록 한다. 한편, 제어부(50)의 위치는 기판(10)에 한정되는 것은 아니며, 제1 센서(30)와 제2 센서(40)로부터 제1 감지신호와 제2 감지신호를 유선 또는 무선으로 전달받을 수 있는 위치라면 얼마든지 변형이 가능하다.
도 2는 도 1의 기포감지유닛의 제1 지점과 제2 지점 사이의 거리를 조절하는 모습을 도시한 도면이다. 도 2의 (a)는 도 1의 기포감지유닛의 굴절부 조절 모습을 측면에서 도시한 도면이고, 도 2의 (b)는 도 2의 (a)의 굴절부를 수평하게 펼쳐 도시한 도면이다.
도 2 및 도 1을 참조하면, 굴절부(21)의 크기를 조절하여 측정되는 기포의 크기를 조절할 수 있다. 굴절부(21)는 측면에서 바라보았을 때 제1 지점(P1)와 제2 지점(P2)이 중첩되는 형상으로 원 형상일 수 있다. 이러한 굴절부(21)는 제1 지점(P1)과 제2 지점(P2) 사이의 거리를 조절하는 방법으로 길이 및 부피를 조절할 수 있다. 예를 들어, 굴절부(21)는 제1 지점(P1)을 고정한 상태에서 제2 지점(P2)의 위치를 변형하거나, 반대로 제2 지점(P2)을 고정한 상태에서 제1 지점(P1)의 위치를 변형하여 제1 지점(P1)과 제2 지점(P2) 사이의 거리를 조절할 수 있다. 더 나아가, 제1 지점(P1)과 제2 지점(P2)의 위치를 둘 다 변형할 수도 있다. 제1 지점(P1) 또는 제2 지점(P2)을 변형하는 방법으로는, 양단부에 수평하게 연장되는 튜브(20)를 외측으로 당기거나 내측으로 밀어내는 방식 등이 가능하다. 도 2에서는, 이와 같은 방법으로 변형된 굴절부(21')를 이전의 굴절부(21)보다 반지름 및 직경이 더 작은 원으로 변형된 상태를 예시하였다.
굴절부(21)는 측면에서 바라보았을 때 원 형상으로, 직경을 R로 예시하였다. 변형된 후의 굴절부(21') 또한 측면에서 바라보았을 때 작아진 원 형상으로, 직경을 r 로 예시하였다. 변형된 후의 굴절부(21')의 반지름 r 은 변형 전 굴절부(21)의 반지름 R보다 작은 값을 의미한다. 변형 전의 제1 지점(P1)과 제2 지점(P2) 사이의 거리는 이고, 변형 후의 제1 지점(P1')과 제2 지점(P2') 거리는 이다. 즉, 변형 전 측정가능한 기포의 크기는 길이 에 해당하는 튜브(20)의 부피이고, 변현 후 측정가능한 기포의 크기는 길이 에 해당하는 튜브(20)의 부피이다. 즉, 굴절부(21)의 전체 길이를 조절하여, 측정하고자 하는 기포의 크기를 조절할 수 있다. 굴절부(21)는 측정하고자 하는 기포의 특성 또는 수송하는 액체의 유량 등에 따라 길이를 조절할 수 있다. 또한, 본 발명은 튜브(20)의 특성에 따라서도 굴절된 정도를 조절할 수 있다. 특히, 쉽게 굴절되지 않는 소재의 관도 굴절부(21)의 직경을 매우 크게 설정할 수가 있어 충분히 설치가 가능하다.
도 3은 도 1의 기포감지유닛이 튜브 속의 기포를 감지하는 경우를 예시한 도면이고, 도 4는 도 1의 기포감지유닛이 튜브 속의 기포를 감지하지 않는 경우를 예시한 도면이다. 도 3 및 도 4는 기포 감지 방법을 설명하기 위한 도면으로 튜브의 굴절부는 생략하여 도시하였다.
도 3을 참조하면, 본 발명은 제1 지점(P1)과 제2 지점(P2) 사이를 가득 채울 수 있는 크기의 기포(B1)를 감지할 수 있다.
먼저, 도 3의 (a)를 참조하면, 기포(B1)가 제1 지점(P1)을 통과하는 경우 제1 센서(30)에서 제1 감지신호를 제어부(50)에 전달한다. 이때, 제2 지점(P2)에서는 제2 감지신호가 감지되지 않은 상태로, 제어부(50)는 기포가 감지되지 않은 상태로 판단할 수 있다.
도 3의 (b)를 참조하면, 기포(B1)는 제1 지점(P1)을 지나 제2 지점(P2)을 향해 이동할 수 있으며, 이때 제1 센서(30)는 계속해서 제1 감지신호를 제어부(50)에 전달할 수 있다.
도 3의 (c)를 참조하면, 기포(B1)는 제2 지점(P2)까지 도달한 경우, 제1 감지신호와 제2 감지신호가 동시에 제어부(50)로 전송되어, 제어부(50)는 기포(B)가 감지되었다고 판단할 수 있다. 특히, 제어부(50)는 제2 감지신호를 전송받기 이전에, 제1 감지신호가 발생한 시점부터 제2 감지신호가 발생된 시점 사이에 지속해서 제1 감지신호가 발생하고 있었음을 판단하여, 제1 지점(P1)과 제2 지점(P2) 사이에 기포가 발생되었음을 판단할 수 있다. 다시 말해, 제1 감지신호가 유지된 상태에서 제2 감지신호가 감지되었으므로, 제어부(50)는 제1 지점(P1)과 제2 지점(P2) 사이를 기포(B1)로 판단할 수 있다.
또한, 제어부(50)는 튜브(20) 속에 흐르는 유체의 유량 및 제1 감지신호와 제2 감지신호의 측정 시간 등을 기반으로, 제1 지점(P1)과 제2 지점(P2) 사이의 거리 및 기포(B1)의 크기를 산출할 수도 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명은 제1 센서(30)와 제2 센서(40)에서 동시에 기포감지 신호가 발생한다 해도 기포의 크기가 작은 경우에는 기포로 인식하지 않을 수 있다.
먼저, 도 4의 (a)를 참조하면, 기포(B2)가 제1 지점(P1)을 통과하는 경우 제1 센서(30)에서 제1 감지신호를 제어부(50)에 전달한다. 이때, 제2 지점(P2)에서는 제2 감지신호가 감지되지 않은 상태로, 제어부(50)는 기포(B2)가 감지되지 않은 상태로 판단할 수 있다.
도 4의 (b)를 참조하면, 기포(B2)는 제1 지점(P1)을 지나 제2 지점(P2)을 향해 이동할 수 있으며, 이때, 기포(B2)의 크기가 작아 중간에 제1 감지신호가 중단될 수 있다. 제어부(50)는 제1 감지신호가 끊김을 인식하고 도 4의 (a)에서 감지되었던 제1 감지신호는 충분한 크기의 기포가 아님을 판단할 수 있다. 이때, 또 다른 기포(B3)가 제1 센서(30)를 향해 이동중일 수도 있으며, 두 기포(B2, B3) 사이의 거리는 제1 지점(P1)과 제2 지점(P2) 사이의 거리와 동일할 수 있다.
도 4의 (c)를 참조하면, 서로 다른 기포(B2, B3)가 각각 제1 지점(P1)과 제2 지점(P2)에 위치한 경우, 제1 감지신호와 제2 감지신호가 동시에 발생할 수는 있으나, 제어부(50)는 이를 기포(B1)로 인식하지 않을 수 있다. 제어부(50)는 제2 감지신호를 전달받기 이전에 제1 감지신호가 유지되지 않았음을 기반으로, 제1 지점(P1)과 제2 지점(P2) 사이에 기포가 발생되지 않았음을 판단할 수 있다. 제어부(50)는 도 4의 (a)에서 감지된 제1 감지신호와 도 4의 (c)에서 감지된 제1 감지신호의 감지 대상의 기포가 서로 다름을 계산하고 판단할 수 있다. 즉, 제어부(50)는 제1 지점(P1)과 제2 지점(P2) 사이의 공간을 채울 수 있는 크기의 기포(B1)만을 분별할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 치료장치의 사시도이고, 도 6은 도 5의 레이저 치료장치의 구성도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 치료장치(2)는, 본체(100)와, 본체(100)에 수용되어 레이저를 발생시키는 레이저 발생기(110)와, 본체(100)에 수용되어 액상의 냉매를 저장하는 저장탱크(120)와, 레이저 발생기(110)에 연결되어 레이저를 전달하는 광섬유(111)와 저장탱크(120)에 연결되어 냉매를 전달하는 튜브(20)를 포함하며, 본체(100)로부터 연장되는 연결케이블(130)과, 연결케이블(130)에 연결되며, 광섬유(111)를 통하여 전달 받은 레이저를 조사하는 레이저조사부(210)와, 튜브(20)를 통하여 전달받은 냉매를 분사하는 분사노즐(220)과, 튜브(20)를 개폐하여 냉매의 분사를 제어하는 밸브(230)를 포함하는 핸드피스(200)와, 튜브(20)에 설치되어 튜브(20)를 통해 이동하는 기포를 감지하는 기포감지유닛(1)을 포함한다.
본체(100)는 레이저 치료장치(2)의 각종 장비들을 수용하고 연결하는 기능을 한다. 본체(100)는 내부에 레이저를 발생시키는 레이저 발생기(110) 및 냉매가스를 저장하는 저장탱크(120) 등을 수용할 수 있다. 또한, 본체(100)는 외부로 연결케이블(130)이 연장되고, 연결케이블(130)의 끝단부에는 핸드피스(200)가 장착되며, 본체(100)의 일측면에 핸드피스(200)를 삽입하거나 안착시켜 거치할 수 있는 핸드피스거치대(102)가 형성될 수 있다. 본체(10)는 핸드피스(200)로 레이저를 특정 위치에 조사하기 위해, 이동이 편리하도록 바퀴(101)가 장착된 형태일 수 있다. 또한, 본체(100)의 일측면에는 레이저 치료 상황을 실시간으로 파악하고, 레이저 치료장치(2)의 정보 등을 제공할 수 있는 디스플레이부(103)도 형성될 수 있다. 물론, 본체(100)는 극히 예시적인 것으로 레이저 치료장치(2)의 특성을 반영하여 다양하게 변형될 수 있다.
레이저 발생기(110)는 본체(100) 내부에 수용되어 레이저를 발생시키는 기능을 한다. 레이저 발생기(110)는 적어도 하나 이상의 펄스를 갖는 레이저를 발생시킬 수 있다. 레이저 발생기(110)는 색소 병변 치료, 혈관 병변 치료, 표피 제거, 제모 등 다양한 분야에 사용되는 레이저를 발생시킬 수 있다. 레이저 발생기(110)는 일측에 광섬유(111)가 결합되어, 발생되는 레이저가 광섬유(111)를 통해 핸드피스(200)로 전달될 수 있다.
저장탱크(120)는 냉매가스를 저장하고 공급하는 기능을 한다. 냉매가스는 인체에 해롭지 않은 무색 무취의 냉매가스인 다양한 냉매가스일 수 있다. 저장탱크(120)의 일측에는 튜브(20)가 결합되어, 저장탱크(120)에 저장된 냉매가스를 핸드피스(200)로 전달할 수 있다.
연결케이블(130)은 레이저가 이동하는 광섬유(111)와 냉매가스가 이동하는 튜브(20)를 포함한다. 또한, 연결케이블(130)은 제어 신호를 입출력하기 위한 각종 전선을 포함할 수도 있다. 본체(100)로부터 핸드피스(200) 사이를 연결하는 기능을 한다. 연결케이블(130)은 유연한 재질로 형성되어 사용자가 핸드피스(200)를 조작하는 위치에 따라 변형될 수 있다.
핸드피스(200)는 연결케이블(130)의 일측에 연결되어, 레이저를 피부의 특정 영역에 조사하고, 냉매가스를 레이저가 조사된 위치에 분사하는 기능을 한다. 핸드피스(200)는 레이저를 광섬유(111)로부터 전달받아 특정 영역에 조사하는 레이저조사부(210)를 더 포함할 수 있다. 레이저조사부(210)는 전달받은 레이저를 정확한 위치에 조사하기 위한 렌즈를 포함할 수 있다.
또한, 핸드피스(200)는 튜브(20)로부터 공급받은 냉매가스를 분사하는 분사노즐(220)을 더 포함하고, 튜브(20)의 일 구간을 개폐하는 밸브(230)를 더 포함할 수 있다. 밸브(230)는 레이저가 조사되는 펄스에 대응하도록 냉매가스를 조절할 수 있다. 예를 들어, 밸브(230)는 레이저와 냉매가스를 순차적으로 조사하기 위하여, 레이저가 조사될 때는 밸브(230)를 닫고, 레이저가 조사되지 않는 구간에서는 밸브(230)를 열어 냉각하는 방법으로 사용될 수 있다. 밸브(230)는 솔레노이드 밸브일 수 잇으며, 레이저 펄스의 개수, 크기, 및 시간 중 적어도 하나 이상에 기초하여 냉매가스의 양 및 분사시간 중 적어도 하나 이상을 조절할 수 있다.
한편, 기포감지유닛(1)은 본체(100) 내부에 설치되어 튜브(20) 속의 기포를 감지하는 기능을 한다. 레이저 치료장치(2)의 기포감지유닛(1)은 도 1 및 도 4에서 설명한 기포감지유닛(1)과 동일하다. 또한, 전술한 기포감지유닛(1)에 포함된 튜브(20) 및 제어부(50)는 레이저 치료장치(2)에서 설명하는 튜브(20) 및 제어부(50)와 동일하게 보아도 무방하다. 다만, 기포감지유닛(1)의 튜브(20)는 레이저 치료장치(2)의 튜브(20)의 일 구간으로 이해해도 좋다. 기포감지유닛(1)의 구성 및 작동과정은 전술하여 설명하였으므로 생략하도록 한다.
기포감지유닛(1)은 튜브(20)의 일 구간의 기포를 감지하는 기능을 한다. 특히, 기포감지유닛(1)은 저장탱크(120)와 인접한 구간에 설치되어 핸드피스(200)로 공급되기 이전에 미리 기포를 감지할 수 있다. 다시 말해, 기포감지유닛(1)은 저장탱크(120)와 핸드피스(200) 사이의 구간 중에서 저장탱크(120)에 더욱 인접한 구간의 튜브(20) 속의 기포를 감지할 수 있다. 따라서, 본 발명의 레이저 치료장치(2)는 핸드피스(200)에서 냉매분사가 끊기는 현상을 방지하고, 레이저만 반복적으로 조사되어 피부 손상이 발생하는 문제를 방지할 수 있다.
제어부(50)는 기포감지유닛(1)으로부터 기포감지신호를 전달받아, 기포가 감지되면 레이저 발생기(110)의 작동을 일시적으로 멈추는 기능을 할 수 있다. 기포감지유닛(1)에서 튜브(20) 속에 기포가 감지되면, 저장탱크(120)에 저장된 냉매가 거의 소진된 것으로 판단하고 핸드피스(200)로 냉매가스 및 레이저의 공급을 일시적으로 중단할 수 있다. 또한, 제어부(50)는 디스플레이부(103)를 통해 레이저 발생기(110)의 작동을 멈춘 상황에 대해 정보를 전달할 수 잇으며, 냉매가스의 잔량 확인을 요청하는 메시지 등을 전달할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1: 기포감지유닛 2: 레이저 치료장치
10: 기판 20: 튜브
21, 21': 굴절부 30: 제1 센서
40: 제2 센서 50: 제어부
100: 본체 101: 바퀴
102: 핸드피스거치대 103: 디스플레이부
110: 레이저 발생기 111: 광섬유
120: 저장탱크 130: 연결케이블
200: 핸드피스 210: 레이저조사부
220: 분사노즐 230: 밸브
B1, B2, B3: 기포 P1, P1': 제1 지점
P2, P2': 제2 지점

Claims (10)

  1. 기판;
    내부에 액체가 흐르는 튜브;
    상기 기판에 실장되며 상기 튜브의 제1 지점에서 투과되는 빛의 양을 감지하여 상기 액체 속의 기포를 감지하는 제1 센서;
    상기 기판에 실장되며 상기 제1 지점과 다른 상기 튜브의 제2 지점에서 투과되는 빛을 감지하여 상기 액체 속의 기포를 감지하는 제2 센서; 및
    상기 제1 센서와 상기 제2 센서로부터 각각 제1 감지신호와 제2 감지신호를 입력받아 상기 튜브 속의 기포의 크기를 산출하는 제어부를 포함하는 기포감지유닛
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 센서와 상기 제2 센서가 동시에 기포를 감지할 때만 상기 튜브 내부에 기포가 발생한 것으로 판단하는 기포감지유닛.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 액체가 상기 제1 지점으로부터 상기 제2 지점으로 유동할 때, 상기 제1 감지신호가 기포를 감지한 신호로 유지된 상태에서 상기 제2 감지신호가 기포를 감지한 신호로 인식되면 상기 제1 지점과 상기 제2 지점 사이의 공간을 기포로 판단하는 기포감지유닛.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 지점과 상기 제2 지점 사이의 거리를 조절하여 상기 제어부가 인식하는 기포의 크기를 조절하는 기포감지유닛.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제1 센서와 상기 제2 센서는 서로 인접하여 설치되며,
    상기 튜브는 상기 제1 지점과 상기 제2 지점 사이의 길이가 상기 제1 센서와 상기 제2 센서 사이의 거리보다 길게 형성되어 상기 제1 센서와 상기 제2 센서 사이에 굴절부가 형성된 기포감지유닛.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 굴절부는,
    상기 제1 지점과 상기 제2 지점 사이의 길이가 원주가 되는 링 형상으로 형성되는 기포감지유닛.
  7. 본체;
    상기 본체에 수용되어 레이저를 발생시키는 레이저 발생기;
    상기 본체에 수용되어 액상의 냉매를 저장하는 저장탱크;
    상기 레이저 발생기에 연결되어 상기 레이저를 전달하는 광섬유와 상기 저장탱크에 연결되어 상기 냉매를 전달하는 튜브를 포함하며, 상기 본체로부터 연장되는 연결케이블;
    상기 연결케이블에 연결되며, 상기 광섬유를 통하여 전달 받은 상기 레이저를 조사하는 레이저조사부와, 상기 튜브를 통하여 전달받은 상기 냉매를 분사하는 분사노즐과, 상기 튜브를 개폐하여 상기 냉매의 분사를 제어하는 밸브를 포함하는 핸드피스; 및
    상기 튜브에 설치되어 상기 튜브를 통해 이동하는 기포를 감지하는 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 기포감지유닛을 포함하는 레이저 치료장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 기포감지유닛은,
    상기 저장탱크와의 거리가 상기 밸브와의 거리보다 짧은 위치에 설치되는 레이저 치료장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 기포감지유닛은,
    상기 본체 내부에 설치되어 기포가 상기 연결케이블로 유입되기 전에 기포를 감지하는 레이저 치료장치.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 레이저 발생기는,
    상기 기포감지유닛이 상기 튜브 내부에 기포가 발생한 것으로 판단하면 상기 레이저의 발생을 일시적으로 중단하는 레이저 치료장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101386137B1 (ko) 2013-11-21 2014-04-29 연세대학교 원주산학협력단 레이저 치료 장치, 레이저 치료 장치의 제어 방법 및 레이저 치료 장치를 위한 핸드피스 장치

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