WO2018038287A1 - 파장가변 레이저 장치를 이용한 지방융해 장치 - Google Patents

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김종원
서영석
정필상
안진철
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사단법인 원텍 단국 의광학 연구센터
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    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range

Definitions

  • the present invention relates to a lipolysis apparatus using a wavelength tunable laser, and more particularly, by using a laser of various wavelengths generated in a laser device generating a laser of various wavelengths by an optical parametric resonator according to a part or fat amount.
  • the present invention relates to a technique of differently applying wavelengths, and more particularly, to generating three wavelengths by an optical parametric resonator in the laser device.
  • Liposuction is a technique for removing fat from the fat layer of the human body.
  • Liposuction as described above has the advantage that it is easy to remove the fat of a specific area that should be removed faster than to exercise or diet because it directly removes fat.
  • exercise or diet is primarily a method of reducing the size of fat cells, so the fat layer is easily thickened later unless the fat cells are completely removed, but when the liposuction procedure is performed, the number of fat cells is basically reduced. This can make it easier to remove fat than by exercise or diet.
  • Liposuction as described above is a method of inhaling fat by separating and destroying fat cells by inserting them into the fat layer by using a cannula in the form of a thin tube and then moving them forward and backward.
  • the laser lipolysis technique is a technique of destroying fat cells of the fat layer by using laser energy.
  • Destroyed fat may be naturally excreted by the lymphatic system or removed by inhalation.
  • a hollow needle or cannula is used to deliver laser energy to the fat layer, and a fiber is also used for laser energy delivery to the hollow needle or cannula.
  • the laser fusion method has a significant reduction in trauma and greater fat removal effect, and laser fusion is effective in cauterizing small blood vessels that can be damaged by inserting a needle into the fat layer. can do. In addition, such a case can substantially minimize blood loss.
  • Laser lysing technology uses lasers to selectively decompose large or narrow areas and large or small amounts of fat because lasers have different degrees of absorption of energy into fat.
  • the existing technology used a mixture of laser devices of various wavelengths to selectively select various wavelengths. In this case, there are disadvantages in that several laser devices are required to selectively melt fat. Accordingly, the present invention describes a selective lipolysis using a wavelength tunable laser capable of outputting various wavelengths in a single laser device.
  • a wavelength conversion unit including a nonlinear optical medium for performing wavelength conversion of laser light;
  • a temperature control unit having a temperature control device for controlling the temperature of the nonlinear optical medium to adjust the phase matching angle at the time of wavelength conversion.
  • the temperature control device may maintain the temperature of the nonlinear optical medium at a constant temperature to improve the wavelength variable efficiency through phase matching.
  • Such a wavelength tunable laser uses a nonlinear optical medium suitable for phase matching conditions, and uses the laser to sum sum generation (SFG), difference frequency generation (DFG), and optical in the nonlinear optical medium.
  • Optical parametric generation and amplification (OPG & OPA) methods can be used to extend the wavelength-variable region from ultraviolet to infrared without the need for a separate resonator.
  • an additional resonator including a nonlinear optical medium such as an optical parametric oscillator (OPO) can be configured to resonate the light generated by the optical mediating effect in the resonator, thereby widening the wavelength control range.
  • OPO optical parametric oscillator
  • two incident wavelengths W1 and W2 interact together by the second polarization so that the frequencies are summed or different from each other to create a new wavelength.
  • a periodic polarized nonlinear crystal having a very high nonlinear optical coefficient and a quasi-phase matching (QPM) period can be used.
  • efficient energy conversion in a frequency conversion process such as second harmonic generation does not proceed side by side because the second harmonic and the fundamental wave generated while propagating through the medium have different phase velocities due to refractive index dispersion. Since it is difficult to efficiently generate the second harmonic in the same direction as the traveling direction of the fundamental wave, there must be a phase matching condition of the two waves.
  • the non-linear optical medium used in the above may be Periodic Poled Stoichiometric Lithium Tantalate (PPSLT), Periodic Poled Magnesium doped Lithium Niobate (PPMgLN), Periodically Poled Lithium Niobate (PPLN), Periodically Poled MgOobate, PPPPM Lithium (Periodically Poled Stoichiometric Lithium Niobate), PPLT (Periodically Poled Lithium Tantalate), PPMgOLT (Periodically Poled MgO-doped Lithium Tantalate), PPsLT (Periodically Poled Stoichiometric Lithium Tantalate) PPKTP (Periodically Poled Potassium) -Phase Matching (QPM) structure uses ferroelectric wavelength conversion material.
  • PPSLT Periodic Poled Stoichiometric Lithium Tantalate
  • PPMgLN Periodically Poled Lithium Niobate
  • Patents 10-2005-0020648 and 10-2009-0125750 are known as prior arts related to lasers whose wavelength is changed by the optical parametric resonator.
  • the technical problem to be solved by the present invention is the guide beam by the second harmonic laser is additionally generated by the non-linear optical medium of the wavelength tunable laser device without additionally equipped with a guide beam for tracking the treatment site in the wavelength tunable laser device To provide something.
  • the present invention consists of a rearview mirror 100 for pumping light, a medium 102 for pumping light, and a multi-resonator mirror 108 to form a single laser light source in the form of an internal resonator including an optical parametric resonator to solve the above problems.
  • the single laser light source is made of optical parametric resonator rearview mirror 106, optical parametric resonator medium 107, which is a nonlinear optical medium, and multi-resonator mirror 108. It generates a signal and an idle laser. It also generates a second harmonic laser corresponding to the single laser light source.
  • the wavelength tunable laser device of the present invention generates a wavelength of a visible region that can serve as a guide beam during fat melting among various wavelengths created by the wavelength tunable, so that the guide position can be precisely used by the guide beam during the procedure without an additional guide beam device. Can be identified and the device can be simplified and downsized.
  • 1 is a system block diagram of the present invention.
  • the pumping light module for making a single laser light source in the form of an internal resonator including an optical parametric resonator includes a rearview mirror 100 for pumping light, a medium 102 for pumping light, and a multi-resonator mirror ( 108) and the single laser light source made in the above-described optical parametric resonator comprising an optical parametric resonator rearview 106, an optical parametric resonator medium 107, which is a nonlinear optical medium, and a multi-resonator mirror 108
  • the second harmonic laser 110 is generated in the optical parametric resonator.
  • the second harmonic laser 110 generated above is separated by the harmonic wavelength filter 109.
  • the signal and the idle laser are used as therapeutic wavelengths through the additional wavelength filter 112 as the filtering wavelength 111 and the second harmonic laser 110 may serve as a guide beam for identifying the treatment site.

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Abstract

본 발명은 파장가변 레이저를 이용한 지방융해 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광파라메트릭 공진기에 의해서 다양한 파장의 레이저를 생성하는 레이저 장치에서 생성된 다양한 파장의 레이저를 이용하여 부위별 또는 지방량에 따라 파장을 다르게 적용하는 기술에 관한 것이다.

Description

파장가변 레이저 장치를 이용한 지방융해 장치
본 발명은 파장가변 레이저를 이용한 지방융해 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광파라메트릭 공진기에 의해서 다양한 파장의 레이저를 생성하는 레이저 장치에서 생성된 다양한 파장의 레이저를 이용하여 부위별 또는 지방량에 따라 파장을 다르게 적용하는 기술에 관한 것으로, 특히 상기 레이저 장치에서 광파라메트릭 공진기에 의해서 3개 파장을 생성하는 것에 관한 것이다.
지방 흡입술(liposuction)은 인체의 지방층에 있는 지방을 제거하는 기술이다. 상기와 같은 지방 흡입술은 직접적으로 지방을 제거하기 때문에 운동 또는 식이요법 등으로 하는 것보다 빠르게 제거가 있어야 하는 특정 부위의 지방을 쉽게 제거할 수 있는 장점이 있다. 또한, 운동이나 식이요법 등은 일차적으로 지방세포의 크기를 줄이는 방법이므로 지방세포가 완전히 제거되지 않는 한 추후에 쉽게 지방층이 두꺼워지지만 상기와 같은 지방흡입술에 의해서 시술할 경우 근본적으로 지방세포 수를 줄일 수 있기 때문에 운동이나 식이요법 등에 의한 것보다 쉽게 지방을 제거할 수 있다.
상기와 같은 지방 흡입술은 일반적으로 가는 관 형태의 캐뉼라를 사용하여 지방층에 삽입한 후 이를 전후방향으로 움직임으로써 지방세포를 분리 및 파괴하여 지방을 흡입하는 방식이다.
상기 방식의 지방 흡입술의 편리성을 위해서 진동식 또는 초음파식 지방 흡입 장치들이 추가되는 기술이 고안되고 있지만 여전히 사용자의 힘이 많이 작용하는 문제점이 있다.
상기의 문제점들을 보완하기 위해서 레이저 지방융해 기술은 레이저 에너지를 이용하여 지방층의 지방 세포를 파괴하는 기술이다. 파괴된 지방은 림프 시스템에 의해서 자연적으로 체외로 배출되거나 흡입으로 제거될 수도 있다. 지방층까지 레이저 에너지를 전달하기 위해서 중공형 바늘 또는 캐뉼라가 사용되며 상기 중공형 바늘 또는 캐뉼라까지 레이저 에너지 전달은 파이버가 사용되기도 한다. 지방 흡입 방식에 대비되는 상기의 레이저 지방융해 방식은 외상의 현저한 감소 및 더욱 큰 지방 제거 효과가 있으며 지방층으로 바늘을 삽입함으로써 손상될 수 있는 작은 혈관을 소작 (cauterize)하는데 있어서 레이저 지방융해가 효과적이라고 할 수 있다. 또한 상기와 같은 경우 실질적으로 혈액 손실을 최소화할 수 있다.
레이저 지방융해 기술은 레이저가 파장에 따라 에너지가 지방에 흡수되는 정도가 다르기 때문에 파장을 선택적으로 사용하여 넓은 영역 또는 좁은 영역 그리고 많은 지방량 또는 적은 지방량을 분해할 수 있다. 기존 기술은 여러 가지 파장을 선택적으로 하기 위해서 여러 가지 파장의 레이저 장치를 혼합해서 사용하였다. 상기와 같은 경우 선택적으로 지방을 융해하기 위해서 여러 개의 레이저 장치가 필요하다는 단점을 가지고 있다. 따라서, 본 발명에서는 단일 레이저 장치에서 여러 가지의 파장을 출력할 수 있는 파장가변 레이저를 이용하여 선택적으로 지방융해하는 것에 대해서 기술한다.
단일 파장의 레이저에서 여러 가지의 파장가변을 하기 위해서는 펌핑을 위한 단일 파장의 레이저광을 생성하는 펌핑광 모듈; 레이저광의 파장 변환을 수행하기 위한 비선형광학 매질을 포함하는 파장변환부; 및 파장 변환시의 위상 정합각을 조정하기 위해 상기 비선형광학 매질의 온도를 제어하는 온도 제어 장치를 갖는 온도 제어부를 포함한다. 상기 온도 제어 장치는 비선형광학 매질의 온도를 일정 온도로 유지하여 위상 정합을 통해 파장가변 효율을 향상시킬 수 있다.
상기와 같은 파장가변 레이저는 위상 정합 조건에 맞추어 적합한 비선형광학 매질을 이용하여 레이저를 비선형광학 매질 내에서 합주파수 생성(SFG; sum frequency generation), 차주파수 생성(DFG; difference frequency generation), 그리고 광매개 방출 및 증폭(OPG & OPA; optical parametric generation & amplification)방법 등을 이용하면 별도의 공진기를 제작하지 않고도 파장가변 영역을 자외선에서부터 적외선 영역까지 넓힐 수가 있다. 특히 광파라메트릭 공진기(OPO; optical parametric oscillator)와 같이 비선형광학 매질이 포함된 추가적인 공진기를 구성하여 공진기 내에서 광매개 효과에 의해 생성된 빛을 공진 시킴으로써 파장 조절 범위를 넓힐 수 있다.
또한 매질내의 3광파 혼합에서 일어나는 에너지 교환은 항상 W1 + W2=W3의 광자 에너지 보존을 만족한다. 즉, 입사한 두 파장 W1 및 W2 상호작용이 2차 분극에 의해 주파수가 합해지거나 혹은 서로 차를 만들어 새로운 파장을 만들어 낸다. 기존의 비선형 매질을 이용한 낮은 효율을 가진 제2고조파 생성(SHG)에 비해서 비선형 광학계수가 매우 높고 준위상정합(QPM) 주기를 가진 주기분극형 비선형 결정을 사용할 수 있다.
일반적으로 제2고조파생성과 같은 주파수 변환 과정에서의 효율적인 에너지 변환은 매질을 통해 전파하는 동안 발생하는 제2고조파와 기본파가 굴절률 분산에 의해서 두 파의 위상 속도가 다르므로 나란히 진행하지 않고, 특히 기본파의 진행 방향과 같은 방향으로는 효율적인 제2고조파 생성이 어렵기 때문에 두 파의 위상정합 조건이 있어야 한다.
상기에서 사용되는 비선형광학 매질로는 PPSLT(Periodically Poled Stoichiometric Lithium Tantalate), PPMgLN (Periodically Poled Magnesium doped Lithium Niobate), PPLN(Periodically Poled Lithium Niobate), PPMgOLN(Periodically Poled MgO-doped Lithium Niobate, PPMgOLN), PPsLN(Periodically Poled Stoichiometric Lithium Niobate), PPLT(Periodically Poled Lithium Tantalate), PPMgOLT(Periodically Poled MgO-doped Lithium Tantalate), PPsLT(Periodically Poled Stoichiometric Lithium Tantalate) PPKTP(Periodically Poled Potassium Titanyl Phosphate)등의 준위상정합(Quasi-Phase Matching; QPM) 구조의 강유전체 파장 변환 물질을 이용한다.
상기와 같은 광파라메트릭 공진기에 의해서 파장가변 되는 레이저와 관련된 선행기술로는 출원특허 제10-2005-0020648 및 10-2009-0125750 가 공지되어 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상기 파장가변 레이저 장치에서 치료 부위를 추적하기 위한 가이드빔을 추가적으로 장착하지 않고 파장가변 레이저 장치의 비선형광학 매질에 의해서 추가적으로 생성되는 제2고조파 레이저에 의해서 가이드빔 역할을 하는 것을 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해서 광파라메트릭 공진기를 포함하는 내부 공진기 형태로서 단일 레이저 광원을 만들기 위해서 펌핑광용 백미러(100), 펌핑광용 매질(102), 다중공진기 미러(108)로 구성되어 있으며 상기에서 만들어진 단일 레이저 광원은 광파라메트릭 공진기 백미러(106), 비선형광학 매질인 광파라메트릭 공진기 매질(107) 및 다중공진기 미러(108)로 구성되어 있는 광파라메트릭 공진기에서 파장가변을 통해서 시그널 및 아이들 레이저를 발생하게 된다. 또한 상기 단일 레이저 광원에 대응하는 제2고조파 레이저를 생성한다.
본 발명의 파장가변 레이저 장치는 파장가변에 의해서 만들어진 여러 파장중 지방융해시 가이드빔 역할을 할 수 있는 가시영역의 파장을 생성하여 추가적인 가이드빔 장치 없이 시술시 상기 가이드빔을 사용하여 가이드 위치를 정확히 파악할 수 있으며 장치를 단순화 및 소형화 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 시스템 블록도이다.
도 1은 본 발명의 시스템 블록도로서, 광파라메트릭 공진기를 포함하는 내부 공진기 형태로서 단일 레이저 광원을 만들기 위한 펌핑광 모듈은 펌핑광용 백미러(100), 펌핑광용 매질(102), 다중공진기 미러(108)로 구성되어 있으며 상기에서 만들어진 단일 레이저 광원은 광파라메트릭 공진기 백미러(106), 비선형광학 매질인 광파라메트릭 공진기 매질(107) 및 다중공진기 미러(108)로 구성되어 있는 광파라메트릭 공진기에서 파장가변을 통해서 시그널 및 아이들 레이저를 발생하게 된다. 추가적으로 상기 광파라메트릭 공진기에서는 제2고조파 레이저(110)가 발생된다. 상기에서 발생된 제2고조파 레이저(110)은 고조파 파장필터(109)에 의해서 분리된다. 상기의 시그널 및 아이들 레이저는 필터링파장(111)으로 추가적인 파장필터(112)를 통과하여 치료 목적으로 사용되며 제2고조파 레이저(110)는 치료부위를 파악할 수 있는 가이드빔 역할을 할 수 있다.

Claims (8)

  1. 선택적으로 지방융해를 할 수 있는 파장가변 레이저 장치로서,
    상기 레이저 장치의 가변 파장을 결정하기 위해 단일 파장 레이저 광원을 생성하는 펌핑광 모듈;
    펌핑광 모듈에서 생성된 레이저로 파장 변환을 하기 위한 비선형광학 매질을 포함하는 광파라메트릭 공진기;
    상기 광파라메트릭 공진기는 시그널, 아이들 및 제2고조파 레이저를 생성하고;
    시그널 및 아이들 레이저와 제2고조파 레이저를 분리하는 고조파 파장필터을 구비하는 것을 특징으로 하는 파장가변 레이저 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    비선형광학 매질은 PPSLT 매질인 것을 특징으로 하는 파장가변 레이저 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    비선형광학 매질은 PPMgLN 매질인 것을 특징으로 하는 파장가변 레이저 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    제2고조파 레이저는 가이드빔 역할을 하는 것을 특징으로 하는 파장가변 레이저 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    제2고조파 레이저는 단일 파장 레이저 광원에 대응되는 고조파 레이저인 것을 특징으로 하는 파장가변 레이저 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    제2고조파 레이저는 가이드빔 역할을 하기 위해서 가시영역의 레이저로 되는 것을 특징으로 하는 파장가변 레이저 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    시그널 및 아이들 레이저는 치료 목적으로 사용되는 것을 특징으로 하는 파장가변 레이저 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    광파라메트릭 공진기는 내부 공진기 형태인 것을 특징으로 하는 파장가변 레이저 장치.
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