KR20150002357A

KR20150002357A - Low level laser therapy device

Info

Publication number: KR20150002357A
Application number: KR20130076081A
Authority: KR
Inventors: 김종원; 김정현; 서영석; 강상모
Original assignee: 원텍 주식회사
Priority date: 2013-06-28
Filing date: 2013-06-28
Publication date: 2015-01-07
Also published as: KR102190554B1

Abstract

The present invention relates to a laser therapy device for transcranial low level laser therapy (TLT), which applies a low level laser therapy to brain-central tissues, thereby treating various neurotic diseases, for example, such as ischemic stroke, traumatic brain injury, Parkinson′s disease, Alzheimer′s disease, cognitive impairment, depression, somnipathy, and chronic aphasia by a noninvasive method. The therapy device comprises multiple light applicator cells (LAC) arranged on a cap-shaped substrate made of an elastic material. Therefore, when a user puts the cap on and tightens a fixing band, all LACs contact with the scalp, and each light beam of LACs is radiated to the scalp and the scull.

Description

저출력 레이저 치료기{LOW LEVEL LASER THERAPY DEVICE}[0001] LOW LEVEL LASER THERAPY DEVICE [0002]

본 발명은 근적외선 영역의 저출력 레이저 광을 이용하여 종래 난치로 알려져 있던 각종 뇌 중추계통 장애를 비침습적으로 치료하는 기술이다.The present invention is a technique for non-invasively treating various brain central system disorders which have been known to be hysterical by using low power laser light in the near infrared region.

인체조직에 적색-근적외선 영역의 광선을 조사하면 생체조직의 창상. 염증, 부종 등이 치유되고, 말초신경통이 경감되는 등 많은 유익한 효과를 얻을 수 있다는 것이 증명되어 이 효과를 이용한 저출력 레이저 치료(Low Level Laser Therapy: LLLT)가 많은 주목을 받고 있다. When the rays of the red - near infrared region are irradiated to the human tissue, the wound of the living tissue. (LLLT) has been attracting much attention because it has been proved that it can obtain many beneficial effects, such as inflammation, edema and the like, and peripheral neuralgia is alleviated.

일반적으로 인체를 대상으로 하는 LLLT는 치유효과의 발현이 비교적 완만하여 치료기간이 길다는 결점은 있지만, 극히 안전하고 부작용이 없고 경제적이라는 특징이 있기 때문에 특히 비전문인에 의한 재택치료에 적합한 치료법으로 많은 기대를 모우고 있다.In general, LLLT, which is a target of human body, has a drawback that the therapeutic effect is relatively gentle and the treatment period is long, but since it is characterized as being extremely safe, having no side effects and being economical, I am expecting you.

LLLT는 적색~근적외선 (Near Infrared Radiation : NIR)영역의 광을 생체조직에 조사할 때, 그 부위의 혈류가 증가하고 ATP레벨이 현저히 높아지고 그 결과, 1)모세혈관의 생성이 활발해지고, 2)DNA의 생성이 촉진되며, 3) 혈액의 산소담지량(酸素擔持量)이 증가하고, 4)콜라겐과의 생성이 촉진되고, 5)인파류의 활동이 증가하고, 6)육아발생(tissue granulation)이 촉진되며,7) 식세포 작용 (phagocytosis)이 활성화 된다는 것이 확인되어 있다. When LLLT irradiates light in the red to near infrared (NIR) region to biological tissues, blood flow at that site increases and ATP level becomes remarkably high. As a result, 1) capillary blood vessels are activated, 2) DNA production is promoted, 3) oxygen uptake in the blood is increased, 4) collagen production is promoted, 5) activity of phospholipids is increased, 6) tissue granulation ), And 7) phagocytosis is activated.

따라서 이 효과를 이용하면 결과적으로 1)세포조직의 신진대사의 활성화, 2)손상된 세포조직의 치유촉진 3)가령과 병변에 의핸 세포조직의 재생과 퇴화방지(rejuvnate) 4)세포조직의 면역력의 향상 등이 가능해지기 때문에 각종 질병의 치료를 비롯하여 재활치료 분야, 공중 보건 분야에 폭 넓게 응용될 수 있을 것으로 전망되고 있다.Therefore, using this effect results in 1) activation of cellular metabolism, 2) promotion of healing of damaged tissue, 3) rejuvenation of cell tissue and rejuvnate by lesion, and 4) It is expected that it will be widely applied to the treatment of various diseases, the rehabilitation treatment field, and the public health field.

이러한 NIR 에너지의 광-생물효과는 이 파장 범위의 광이 생체조직에 입사하면 그 광 에너지(photon)가 세포내의 세포막과 미트콘드리어(Mitochondria)내부의 사이토크롬 C 산화효소(Cytochrome C Oxidase : CCO)과 포피린(Porphyrins)등에 흡수되어 일중항 산소(singlet oxygen)을 발생하고, 세포막과 미트콘데리아 막 간의 전위경사를 조성하여 세포막의 투과성이 증가되고 ATP (Adenosine Triphosphate)의 레벨이 상승시킨다는데 원인이 있는 것으로 밝혀져 있다. 복합효소체 CCO는 두 개의 동 중심(copper center)인 CuA와 CuB에서 각 각 830nm(NIR)와 665nm(적색광) 에 최대 흡수점이 있는데 이것이 주 광수용체(photoacceptor)로 작용하는 것으로 보고 있다. 따라서 LLLT에 적합한 광 에너지는 파장범위는 대체로 600~850nm인 적색~NIR 영역이고 인가 에너지량은 대체로 4~6J/㎠ 범위 인 것으로 알려져 있다.The photo-biological effect of this NIR energy is that when light in this wavelength range is incident on a living tissue, its photon is converted to cytochrome C oxidase (CCO) in mitochondria ) And porphyrins, which cause singlet oxygen, and increase the permeability of the cell membrane and the level of ATP (Adenosine Triphosphate) by forming a potential gradient between the cell membrane and the mitochondrial membrane. . The complex enzyme CCO has two absorption peaks at 830 nm (NIR) and 665 nm (red light) in copper centers CuA and CuB, which act as photoacceptors. Therefore, it is known that the light energy suitable for LLLT is a red to NIR region having a wavelength range of approximately 600 to 850 nm and an applied energy amount is approximately 4 to 6 J / cm 2.

이와 같은 LLLT 효과는 대뇌의 세포조직에 대해서도 당연히 기대할 수가 있는데, 특히 뇌경색환자(AIS)와 외상성 뇌장애(TBI)환자의 치료와 재활훈련을 비롯하여 파킨슨 병(PD), 알츠하이머 병(AD), 우울병, 기억상실증, 불면증, 심적외상후 스트레스 정신장애(PTSD), 측색경화증(FALS),만성실어증, 등 많은 퇴행성 뇌신경장애의 치료에 응용할 수 있다는 것이 보고되어 있다. Such LLLT effects can be expected of the cerebral tissue, and can be expected to include treatment and rehabilitation of patients with cerebral infarction (AIS) and traumatic brain disorder (TBI), as well as Parkinson's disease (PD), Alzheimer's disease It has been reported that it can be applied to the treatment of many degenerative brain diseases such as amnesia, insomnia, post-traumatic stress disorder (PTSD), colorimetric sclerosis (FALS), chronic aphasia.

건강한 뇌 조직 세포는 미토콘드리어(Mitochondria)가 산소를 흡수하여 ATP를 생성한다. 뇌경색 등으로 혈류가 차단된 세포는 산소부족으로 사멸하게 되는데 NIR를 조사하는 경우, 미토콘드리어는 광 에너지를 흡수하여 양자 전위를 발생하고 그 결과 ATP가 생성되어 손상된 신경세포를 소생시키는 것으로 알려져 있다. 이 밖에도 NIR를 조사하는 경우, 시신경 장애가 개선되고, 임파구의 ATP레벨이 상승하고, 도파민(dopamene) 작동성 신경세포에 대한 보호효과가 있으며, 신경세포의 발아(sprouting)와 이동성(migration)이 촉진된다는 등의 효과도 보고되어 있다.In healthy brain tissue cells, mitochondria absorb oxygen and produce ATP. Cells with blocked blood flow due to cerebral infarction die due to lack of oxygen. When NIR is irradiated, it is known that mitochondria absorb photon energy and generate quantum potentials, resulting in ATP production and revitalization of damaged neurons . In addition, investigations of NIR have shown improvements in optic nerve impairment, elevated ATP levels in lymphocytes, protective effects on dopaminergic neurons, stimulation of sprouting and migration of neurons And the like.

LLLT기술을 뇌조직 관련 질병의 치료에 응용하는데 있어서 가장 큰 장애는 뇌실질이 두피와 두개골 그리고 경막, 지주막 등에 의해 보호되어 있어서 직접 광 에너지를 인가할 수가 없다는 점이다. 따라서 광원을 두피 밖에 두고 두개골을 경유하여 대뇌실질에 광 에너지를 투사하는 경두개골 레이저 요법(Transcranial Low Level Laser Therapy : TLT) 또는 경두개골 근적외선 요법(Transcranial Near-infrared Laser Therapy : NILT)이 제안되어 있다. 이 방법은 두개골을 열지 않고서도 대뇌의 질환을 치료할 수가 있기 때문에 본질적으로 비침습성 치료에 속하며, 환자에게 주는 심적 육체적 부담이 적고 극히 경제적이라는 특징이 있다.The major obstacle to the application of LLLT technology to the treatment of brain-related diseases is that the parenchyma is protected by the scalp, skull, epidermis, Therefore, Transcranial Low Level Laser Therapy (TLT) or Transcranial Near-Infrared Laser Therapy (NILT) has been proposed to project light energy to the cerebral parenchyma through the skull, with the light source outside the scalp . This method is inherently noninvasive because it can cure cerebral diseases without opening the skull, and it is characterized by a low economic burden on the patient and extremely economical.

TLT는 종래의 약물치료나 이화학치료로서는 난치로 알려져 있는 뇌중추계통의 퇴행성, 만성질환의 치료에 효과가 있다는 것이 많은 in vivo 실험에서 밝혀져 있다.Many in vivo experiments have demonstrated that TLT is effective in the treatment of degenerative and chronic diseases of the brain stem, which is known to be difficult to treat as a conventional drug therapy or physiochemical treatment.

TLT는 광원이 두피 밖에 위치하며 그 방출 광은 두피, 골막, 두개골, 지주막 연막 등을 지나서 뇌질에 도달한다. 따라서 광 에너지는 이러한 많은 조직층을 경유해 오면서 흡수, 산란되고 그 나머지가 대뇌피질에 도달하게 된다. 상기한 바와 같이 두피에 투사되는 광 에너지의 97% 이상은 대뇌피질에 도달하기 전에 흡수 또는 산란으로 소모된다.In TLT, the light source is located outside the scalp, and the emitted light reaches the brain through the scalp, periosteum, skull, diaphragm, and the like. Thus, light energy is absorbed and scattered through many layers of tissue, and the rest reach the cerebral cortex. As described above, more than 97% of the light energy projected on the scalp is absorbed or scattered before reaching the cerebral cortex.

지금까지의 보고에 의하면 이 영역의 광 에너지가 생체조직에 유의한 광-생체 효과를 나타내기 위해서는 대체로 3~50mW/㎠ 범위의 강도로 2~4J/㎠ 범위가 대뇌피질에 투사되어야 한다. 따라서 본 발명에서는 위의 조건을 갖춘 광 빔이 대뇌피질 표면에 형성될 수 있는 에플리케이터(applicator)를 구현하여야만 한다. 상기와 같은 출력의 고에너지는 두피와 두개골층에서 열로 발산하게 된다.To date, the light energy of this region has to be projected on the cerebral cortex in the range of 2 ~ 4J / ㎠ with an intensity in the range of 3 ~ 50mW / ㎠ in order to show significant photo - biological effect on living tissue. Therefore, in the present invention, it is necessary to implement an applicator capable of forming a light beam having the above condition on the surface of the cerebral cortex. The high energy of such output is dissipated as heat in the scalp and skull layer.

발생한 열은 전도와 대류에 의해 발산되기 때문에 발산열량과 발생열량이 평형 되는 시점에서 온도상승은 멎는다. 그러나 발생열의 발산속도가 늦을 때는 온도상승이 계속되어 투사된 부위의 세포조직이 과열되고 심하면 화상을 입을 수도 있다. 따라서 효과적인 TLT를 위해서는 광 투사 부위에 대한 적절한 냉각수단이 필요하다.Since the generated heat is diverted by conduction and convection, the temperature rise ceases at the point where the calorific value is balanced with the calorific value generated. However, when the emission rate of the generated heat is slow, the temperature rises continuously and the cell structure of the projected area is overheated and severe burns may occur. Therefore, effective TLT requires adequate cooling means for the light projected area.

전자소자의 냉각수단으로는 전도와 대류에 의한 자연냉각방식, 대기를 강제순환시켜 냉각하는 공냉방식, 액체를 순환시키는 액냉방식, 그리고 펠티어 소자(Peltier)를 이용하는 고체냉각방식(Thermo Electric Cooler : TEC) 등을 생각할 수 있으나, 시스템의 간편성과 경제성을 동시에 만족할 수 있는 적절한 방열 시스템의 개발이 주요과제의 하나가 된다.Cooling means for electronic devices include natural cooling by conduction and convection, air cooling by forced circulation of air, liquid cooling by circulating liquid, and solid cooling by Thermo Electric Cooler (TEC) using Peltier element ), But the development of an appropriate heat dissipation system that can satisfy both the simplicity of the system and the economical efficiency is one of the major tasks.

또한 TLT용 광 에너지 에플리케이터는 모든 광원이 각 개인에 따라, 질환에 따라 최적합 한 위치에 고정시킬 수 있어야 할 것은 물론이지만, 비전문인이라도 간편하게 조작할 수 있고 안전하며 경고하고 유지비와 제작비가 염가인 구조로 되어 있어야만 한다.In addition, the light energy for TLT needs to be able to fix all the light sources to the most suitable position according to the individual according to the individual, but it is also easy for the vision person to operate, safe and warning, It must be inexpensive structure.

두피에 투사된 광 에너지는 대뇌피질에 도달 할 때 까지 도중의 세포조직에서 97% 이상이 흡수되어 열로 변하고 나머지 3% 가 대뇌피질에 입사하여 ATP 증산에 기여한다. 여러 실험결과에 의하면 효과적인 LLLT를 위해서는 대체로 2~25mW/㎠ 범위의 광 파워, 보다 여유 있게는 1~50mW 범위의 광 파워를 대뇌 피질에 인가하여야 하는데 이 값은 상기한 바와 같이 두피에 투사된 광 파워의 3%에 지나지 않는다. 따라서 두피에는 최소한 66~833mW, 바람직하게는 33~1666mW/㎠의 광 파워를 투사할 필요가 있다.The light energy projected onto the scalp is absorbed by more than 97% of the cells in the middle of the cerebral cortex until it reaches the cerebral cortex, transforming into heat and the remaining 3% entering the cerebral cortex and contributing to ATP production. Experimental results show that for effective LLLT, the optical power in the range of 2 ~ 25mW / ㎠ should be applied to the cerebral cortex in the range of 1 ~ 50mW. Only 3% of power. Therefore, it is necessary to project an optical power of at least 66 to 833 mW, preferably 33 to 1666 mW / cm 2, to the scalp.

지금, 이 투사광의 97% 가 두피와 두개골에서 열로 변한다고 가정한다면 투사부위에는 매초 0.015~0.38 cal/㎠의 열이 발생한다고 불수 있다. 이 열은 두피, 두개골 그리고 경막 등의 온도를 상승 시켜서 원치 않는 부작용을 초래할 수가 있는데, 특히 두피층은 최외부에 있으며 두께가 엷은 까닭에 온도 상승속도가 빨라서 화상을 입게 될 위험이 있다. 따라서 광 빔 조사 시에는 조사부위를 적절히 냉각하여 온도상승을 방지할 필요가 있다.Now, assuming that 97% of the projected light changes from scalp and skull to heat, it is estimated that the projected area has heat of 0.015 ~ 0.38 cal / ㎠ every second. This heat can cause unwanted side effects by raising the temperature of the scalp, skull, and epidermis. Especially, the scalp layer is at the outermost layer and because of its thin thickness, there is a risk of burns because of the rapid temperature rise. Therefore, at the time of irradiating a light beam, it is necessary to cool the irradiated portion appropriately to prevent the temperature from rising.

따라서 보다 효과적인 치료를 위해서 수 10mW/㎠이상의 광 파워를 대뇌피질에 공급해야 할 경우, 두피에는 수100mW/㎠ 이상의 큰 광 에너지를 투사할 필요가 있는데, 이때는 보다 적극적인 강제냉각 수단을 강구할 필요가 있다. 이것을 위해서는 대형 방열체(heat sink)를 사용한 강제공냉방식, 고체냉각소자(Thermo Electric Cooler : TEC)를 사용한 고체-공냉 방식, 강제액냉방식 등이 고려될 수 있다.Therefore, it is necessary to project large optical energy of several 100mW / ㎠ or more to the scalp when supplying optical power of more than several 10mW / ㎠ to the cerebral cortex for more effective treatment. In this case, it is necessary to take a more active forced cooling means have. For this, a forced air cooling system using a large heat sink, a solid-air cooling system using a thermo electric cooler (TEC), a forced liquid cooling system, and the like can be considered.

이 중에서 강제액냉방식은 두부를 냉각수 층으로 덮고 발광 소자를 그 속에 넣어 치료 시에는 물 층을 뚫고 광을 두피에 투사하는 방법인데, 두피온도의 상승방지를 위해서는 가장 효과적이기는 하나 냉각수와 냉각수 용기의 투명도 관리, 누수에 따른 위험부담, 복잡한 냉각수 순환 시스템의 필요성 등으로 매우 불편하고 고가인 설비가 되기 쉽다.Among them, the forced solution cooling method is to cover the head with the cooling water layer and to put the light emitting element into the inside of the head to penetrate the water layer and project the light onto the scalp. It is most effective to prevent the rise of the scalp temperature, Transparency management, risk of leakage, and the necessity of a complicated cooling water circulation system, it is very inconvenient and expensive.

강제공냉방식은 투사부위의 두피면에 투명 방열체를 부착하여 복사와 대류에 의한 방열을 최대화시킴으로서 두피의 과열을 방지하는 것인데, 가장 간편한 방식이기는 하나 대형 방열체를 필요로 하고 송풍 팬을 가동시켜야 한다는 결점이 있다.The forced air cooling method is to prevent the scalp from overheating by maximizing radiation by radiation and convection by attaching a transparent heat radiator to the scalp surface of the projected area. It is the simplest method but requires a large heat radiator and operate the blower fan .

비교적 소형의 방열체로서도 효과적인 냉각이 가능한 것으로서는 펠티어모듈(Peltier Module)로 대표되는 고체냉각소자(Thermo Electric Cooler : TEC)를 이용한 고체냉각방식이 있다. 펠티어소자는 구조가 매우 간단하고 동작회로도 간편하게 구성할 수 있기 때문에 적절한 공냉방식을 병용한다면 두부 피부 표면의 온도상승을 매우 효과적으로 억제할 수가 있다.A solid cooling method using a thermo electric cooler (TEC), which is represented by a Peltier module, is known as a relatively small heat sink capable of effective cooling. The Peltier device has a very simple structure and can be easily configured with an operating circuit. Therefore, when the proper air cooling method is used, the temperature rise of the skin surface of the head can be effectively suppressed.

본 발명은 상기중에서 고체냉각방식을 채택한 TLT치료기에 관한 것으로 극히 간편한 구성으로서도 효과적인 TLT가 가능하다.The present invention relates to a TLT therapeutic apparatus adopting a solid cooling method, and it is possible to effectively use the TLT as an extremely simple constitution.

이 치료기는 도면1과 도면12와 같이 복수개의 광 에플리케이터 셀(Light Applicator Cell: LAC) 21n 을 탄성재료로 된 캡 형의 기판 20에 배열하여, 이 캡을 쓰고 고정 벤드를 조이면, 모든 LAC가 도면9와 같이 두피에 밀착하여 각 LAC 의 광 빔이 두피와 두개골에 투사되도록 되어 있다.As shown in FIGS. 1 and 12, when a light applicator cell (LAC) 21n is arranged on a cap-shaped substrate 20 made of an elastic material and the cap is used to fasten the fixed bend, The LAC is closely attached to the scalp as shown in Fig. 9, so that the light beam of each LAC is projected onto the scalp and the skull.

각 LAC 는 도면3,4,5,6과 갈이 단일 또는 복수개의 발광 소자를 단일 또는 복수개의 TEC 와 함께 조립된 구조로 되어 있다. 발광소자로서는 레이저 다이오드(LD)를 주로 사용하지만 발광 다이오드(LED)를 사용할 수도 있다.Each LAC has a structure in which one or a plurality of light emitting devices of FIGS. 3, 4, 5, and 6 are combined together with a single or plural TECs. As the light emitting element, a laser diode (LD) is mainly used, but a light emitting diode (LED) may also be used.

치료시에는 LAC 21n 에서 LD가 작동하여 빔이 두피에 투사되는데, 이 때 TEC도 동시에 작동하여 광 빔에 의한 발열을 흡수함으로서 두피의 온도가 일정치 이상 상승하지 않도록 하는 것이 특징이다. 보다 상세하게는 TEC의 냉극(cold electrode)에는 투명재료로 된 냉각박판 213이 부착되어 있으며 TEC에 의해 항상 설정 온도로 냉각되어 있다. 치료 시에는 이 냉각박판 213은 항상 두피에 밀착되어 두피의 온도를 설정온도로 유지하고 있는데 LD 212의 광 빔은 이 냉각박판을 통과하여 두피에 투사된다. 냉각박판은 무색투명함으로 광 빔은 감쇄 없이 통과하지만, 두피에 발생한 열은 신속히 흡수하여 TEC 211 의 온극에 전달된다. 따라서 두피를 설정온도 이상으로 상승시키는 열 에너지는 TEC의 온극(hot electrode)으로 이송되어 거기 부착되어 있는 방열판(heat sink)에 의해 대기 속으로 방출된다.At the time of treatment, the LD is activated in the LAC 21n, and the beam is projected onto the scalp. At this time, the TEC is also operated simultaneously to absorb the heat generated by the light beam, thereby preventing the temperature of the scalp from rising above a predetermined value. More specifically, a cooling thin plate 213 made of a transparent material is attached to the cold electrode of the TEC and is always cooled to the set temperature by the TEC. At the time of treatment, the cooling thin plate 213 always adheres to the scalp to keep the temperature of the scalp at the set temperature. The light beam of the LD 212 is projected on the scalp through the cooling thin plate. The cooling foil is colorless and transparent and the light beam passes without attenuation, but the heat generated by the scalp is absorbed quickly and transferred to the TEC 211 thermocouple. The heat energy to raise the scalp above the set temperature is then transferred to the hot electrode of the TEC and released into the atmosphere by a heat sink attached thereto.

LD는 미트콘레리어의 흡수파장이 포함되는 630nm~904nm 영역에서 가급적 현재 상용화 되어 있는 품목을 선택하되, 그 광 출력은 두개골을 경유하여 대뇌피질에 형성하는 면적당 강도가 0.01~50mW/㎠ 범위가 될 수 있는 것을 채택한다. 전술한 바와 갈이 두피에 투사된 광 에너지 중에서 3% 정도가 대뇌두피에 인가됨으로 필요로 하는 LD의 출력은 0.3~1600mW 범위가 된다. 투사광의 광-생체효과는 치료대상과 환경조건에 따라 차이 커서 대뇌피질이 필요로 하는 광 에너지의 분산도 매우 크다. 따라서 LD의 소요 출력은 상기 범위를 초과할 수도 있다. 또, 발광소자 212n 은 주파장과 출력범위가 동일하면 LED 로서도 대치가능하다.LD is selected from the commercially available items in the range of 630 nm to 904 nm including the absorption wavelength of the mitochondria, and its light output is in the range of 0.01 to 50 mW / cm 2 formed in the cerebral cortex via the skull Can adopt. As described above, about 3% of the light energy projected on the scalp is applied to the cerebral scalp, so that the output power of the LD required ranges from 0.3 to 1600 mW. The light-biological effect of the projected light varies depending on the treatment target and the environmental conditions, and the dispersion of the light energy required by the cerebral cortex is very large. Therefore, the required power of the LD may exceed the above range. Further, the light emitting element 212n can be substituted for an LED as long as the main wavelength and the output range are the same.

TEC는 투명 냉각판 213이 접촉하는 범위의 두피를 대기온도 35에서 4~25 범위로 유지할 수 있는 품목을 택하되 최대냉각 용량은 발광소자의 출력에 맞추어 선정한다.TEC is to select an item that can keep the scalp in contact with the transparent cooling plate 213 in the range of 4 to 25 at the atmospheric temperature 35, but the maximum cooling capacity is selected according to the output of the light emitting device.

모든 LAC 21n 은 도면1과 같이 탄성소재로 된 캡 모양의 회로 기판을 겸한 내부 캡 20에 적절한 간격으로 배열, 부착하되 도면7, 8처럼 투명냉각판 213 측은 내부 캡 20의 내측 면에, 방열판은 내부 캡 20의 외측 면에 오도록 한다. 내부 캡은 시용시에 고정용 벤드 11로써 환자의 두부에 고정되는데, 내부 캡에 장착되어 있는 모든 LAC의 투명냉각판이 일정한 압력으로 두피에 압착이 되도록 구성된다.All of the LACs 21n are arranged and attached to the inner cap 20 which also functions as a cap-shaped circuit board made of an elastic material as shown in FIG. 1 at appropriate intervals. On the inner side of the inner cap 20, On the outer surface of the inner cap 20. The inner cap is fixed to the head of the patient with a fixing bend 11 at the time of application. The transparent cooling plate of all the LACs mounted on the inner cap is configured to be pressed to the scalp with a constant pressure.

외부 캡 10은 경질 풀라스틱 소재로 만들어지며 내부 캡 위에 간격편 202를 지지체로 하여 1~5cm 범위의 간격을 두고 덮어 쉬운다. 외부 캡 10은 내부 캡을 보호하는 동시에 내부 캡 20과의 사이에 만들어진 공간을 통해 냉각용 공기를 유통시키는 작용을 한다.The outer cap 10 is made of a rigid puller material and is easily covered on the inner cap with spacing of 1 to 5 cm with the spacing piece 202 as a support. The outer cap 10 functions to protect the inner cap and to circulate cooling air through a space formed between the outer cap 10 and the inner cap 20.

상기 내부 캡 20과 외부 캡 10은 용도와 냉각방식에 따라, 각 각 상이한 구성과 형태가 될 수 있으며 본 설명서의 도면에 표시된 것은 그 대표적인 사례에 불과하다.The inner cap 20 and the outer cap 10 may have different configurations and shapes depending on the application and the cooling method, and those shown in drawings of this manual are merely representative examples thereof.

TLT가 각종 뇌 중추관련 만성질환에 효과적이고 경제적인 비침습성 치료수단으로 특히 재활치료에 최적합한 특성을 지니고 있음에도 불구하고 광에 대해서는 거의 불투명체인 두피, 두개골, 경막 등을 경유하여야만 대뇌피질에 광 에너지를 전달할 수 있다는 문제점 때문에 아직 널리 활용되지 못하고 있다. 특히 지금까지는 광 빔에 의한 두피와 두개골의 과열현상을 적절히 해결할 경제적 수단이 실용화되지 못하여 임상에 활용하기에는 어려움이 많았다. 본 발명은 고체냉각소자를 사용한 효과적인 두피냉각 방식을 채택하는 동시에 치료기를 캡 형으로 구성하여 일반 환자나 비전문인이 간편하게 장소와 시간에 구애됨이 없이 시술할 수 있도록 함으로써 정신신경계 환자의 치료와 재활분야에 널리 기여할 수 있을 것으로 사료된다.Although TLT is an effective and economical non-invasive treatment modality for chronic cerebellar diseases, especially for rehabilitation, TLT requires light to pass through the opaque scalp, skull, and epidermis, It is not widely used yet. Until now, economical means to appropriately solve the overheating phenomenon of the scalp and the skull by the light beam has not been put into practical use, and thus it has been difficult to utilize it in clinical application. The present invention adopts an effective scalp cooling method using a solid cooling element, and a therapeutic device can be constituted as a cap type so that a general patient or a non-specialist can easily perform operation without any place and time, It is thought that it can contribute widely to the field.

도 1 내지 도 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 저출력 레이저 치료기이다.1 to 12 are low-power laser therapy apparatuses according to an embodiment of the present invention.

본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용은 이하의 실시예를 들어 상세히 설명한다.The present invention will be described in detail with reference to the following examples.

본 발명 TLT 치료기는 자연 대류에 의한 공냉방식을 채택한 것으로서 도1 과 같이 복수개의 소형 광 에플리케이터 셀 (Light Applicator Cell: LPC )21n 를 탄성 재료로 된 내부 캡 20에 어레이 형으로 부착하여 경성 플라스틱으로 된 외부 캡 10에 고정시킨 구조로 되어 있다. 치료 시에는 이 캡을 도 2와 같이 환자의 두부에 장착하고 제어/전원 유닛 3을 접속하여 각각의 진료목적에 최적합한 광 에너지를 두부에 투사한다.As shown in FIG. 1, the TLT therapeutic apparatus according to the present invention adopts an air cooling method by natural convection. As shown in FIG. 1, a light applicator cell (LPC) 21n is attached to an inner cap 20 made of an elastic material in an array form, And is fixed to an outer cap 10 made of plastic. At the time of treatment, the cap is mounted on the head of the patient as shown in Fig. 2, and the control / power source unit 3 is connected to project the light energy most suitable for each medical purpose on the head.

에플리케이터 셀 21n 는 도면3 및 도면4처럼 복수개의 LD 212와 1개의 TEC 211, TEC의 방열을 위한 방열체 215, 광 빔 투사 부위의 접촉냉각을 위한 투명 냉각판 213, 그리고 상기 부품을 고정하고 배선하는 회로판 213, LD 상호간을 접속하기 위한 접속단자편 216로 구성되며, 두께 1~2 cm, 면적 5~20㎠ 크기인 소형 원판형 모듈으로 되어 있음을 특징으로 한다.As shown in FIGS. 3 and 4, the emitter cell 21n includes a plurality of LD 212 and one TEC 211, a radiator 215 for radiating heat of the TEC, a transparent cooling plate 213 for contact cooling of the light beam projecting portion, A circuit board 213 for fixing and wiring, and a connection terminal piece 216 for connecting LDs to each other, and is a small disk-shaped module having a thickness of 1 to 2 cm and an area of 5 to 20 cm 2.

LD는 파장범위가 대체로 630nm~904nm 범위, 바람직하게는 780nm~840nm 범위에 속하고, 그 광 출력은 대체로 0.3~1600mW 범위, 바람직하게는 30mW~100mW 의 범위에 들어있는 것을 선택한다. 이 경우, 대뇌피질에 투사되는 광 파워는 대체로 1~50mW/㎠ 범위가 된다.The LD is selected so that its wavelength range is generally in the range of 630 nm to 904 nm, preferably in the range of 780 nm to 840 nm, and its light output is generally in the range of 0.3 to 1600 mW, preferably 30 mW to 100 mW. In this case, the optical power projected on the cerebral cortex is generally in the range of 1 to 50 mW / cm 2.

TEC는 상온에서 면적 5~20cm 범위의 두피를 I=100mA이내의 전류로 4℃ 정도로 유지할 수 있으며 냉각용량이 대체로 1W 정도인 소자를 사용한다.TEC can maintain the scalp in the range of 5 ~ 20cm at room temperature with the current of I = 100mA or less at about 4 ℃ and use a device whose cooling capacity is about 1W.

TEC의 온극에는 방열판 215를, 냉극에는 투명 냉각판 213을 접착시킨다. 투명 냉각판 213은 비교적 열전도율이 높은 무색투명한 재질로 된 두께 0.2~2mm 정도의 박판으로 한다.A heat sink 215 is bonded to the TEC and a transparent cooling plate 213 is bonded to the cold cathode. The transparent cooling plate 213 is a thin plate of a colorless transparent material having a relatively high thermal conductivity and a thickness of about 0.2 to 2 mm.

각 에플리케이터 셀 21n 은 결합단자 216을 사용하여 복수 개를 서로 결합시켜 필요한 치료 부위를 카버 할 수 있는 넓이의 어레이를 형성할 수 있다. 어레이에 필요한 에플리케이터 셀의 수는 LD의 출력, 조사대상 부위의 면적 그리고 치료대상에 따라 결정된다. 또한 부위를 한정하여 특정 LD를 개별적으로 발광토록 회로를 구성할 수도 있다.Each of the applicator cells 21n can be connected to each other by using a coupling terminal 216 to form an array having a width capable of covering a necessary treatment region. The number of emitter cells required for the array depends on the output of the LD, the area of the region to be irradiated, and the subject to be treated. In addition, the circuit may be configured so that specific LDs are individually emitted by limiting the regions.

에플리케이터 셀 21n은 도면7, 도면8처럼 방열판 215 가 내부 캡20의 외면에, 투명 냉각판 213 은 내부 캡20 의 내면을 향하도록 캡 면에 고정시킨다. 캡20은 탄성소재로 되어 있어서 두부에 착용하여 고정 벤드 11를 매면 도면9처럼 모든 에플리케이터 셀이 두피에 밀착되도록 되어 있다. 사용할 때는 모든 에플리케이터 셀의 투명냉각판 213이 두피내의 혈류를 차단할 정도의 압력으로 두피를 압박할 수 있도록 캡 벤드 11을 단단히 조인다. 이렇게 하면 냉각판의 압력에 의해 두피내의 모세혈관이 차단됨으로 헤모글로빈에 의한 광 빔의 흡수손실이 적어져서 두피에서의 발열량이 줄어드는 동시에 대뇌피질에 인가되는 광 에너지가 그 만큼 증가하게 된다.The applicator cell 21n is fixed to the cap surface so that the heat sink 215 is directed to the outer surface of the inner cap 20 and the transparent cooling plate 213 is directed to the inner surface of the inner cap 20 as shown in Figs. The cap 20 is made of an elastic material, so that it is worn on the head and the fixed bend 11 is attached so that all the applicator cells are brought into close contact with the scalp as shown in Fig. The cap bend 11 is tightened so that the transparent cooling plate 213 of all the applicator cells can compress the scalp with a pressure enough to block blood flow in the scalp. In this case, the capillary blood vessels in the scalp are blocked by the pressure of the cooling plate, so that absorption loss of the light beam due to hemoglobin is reduced, so that the amount of heat generated in the scalp is reduced while the amount of light energy applied to the cerebral cortex is increased.

치료를 위하여 광 빔을 투사할 때는 사전에 TEC에 동작전류 I를 인가하여 TEC 211를 작동시킨 후, 일정한 시간간격을 두고 LD 212를 on 한다. LD의 광 빔은 투명체인 냉각판 213을 통과하여 두피에 조사되어 광 빔 투사점을 가열하지만 투명 냉각판 213에 의해 열이 흡수되기 때문에 일정치 이상의 온도상승은 없다. TEC는 귀환 온도제어회로가 부착되어 있어서 TEC의 냉극이 항상 일정치가 되도록 I를 자동 제어한다.When the light beam is projected for treatment, the TEC 211 is operated by applying the operation current I to the TEC in advance, and then the LD 212 is turned on at a predetermined time interval. The light beam of the LD passes through the transparent chain cooling plate 213 and is irradiated on the scalp to heat the light beam projection point, but since the heat is absorbed by the transparent cooling plate 213, there is no temperature rise above a certain value. The TEC is equipped with a feedback temperature control circuit to automatically control I so that the cold pole of the TEC is always constant.

광원 셀은 용도에 따라 여러 가지 구성을 채택할 수가 있는데, 예를 들면 도면5처럼 1개의 대출력 LD에 복수개의 TEC를 사용하는 방법, 도면6처럼 1개 또는 복수개의 TEC에 1개 또는 복수개의 광섬유 결합 LD(Fiber coupled LD)를 사용하는 방법 등을 선정할 수도 있다.For example, as shown in FIG. 5, a plurality of TECs may be used for one large-power LD, and one or more TECs may be used for one or a plurality of TECs A method using a fiber coupled LD (LD) may be selected.

발광소자는 LD 대신에 LED를 사용할 수도 있는데, 그 파장 범위는 LD와 동일한 파장영역의 것을 선택한다.The light emitting element may use an LED instead of the LD, and the wavelength range is selected in the same wavelength range as the LD.

대뇌피질에 인가하는 광 에너지는 치류 대상에 따라 각 각 최적치가 존재할 수가 있다. 본 발명에서는 도면11처럼 발광소자의 작동시간을 단속시킴으로서 환부에 인가되는 총 에너지 량을 조절한다. 도면12는 이것을 위한 제어/전원 유닛 3의 블록도이다. The light energy to be applied to the cerebral cortex may have an optimal value depending on the subject to be cryopreserved. In the present invention, the total amount of energy applied to the affected part is controlled by interrupting the operation time of the light emitting device as shown in FIG. 12 is a block diagram of the control / power supply unit 3 for this purpose.

여기서 전원부 31은 전지 312와 회로 모듈 311로서 구성되며 회로 모듈 311에는 인버터 회로, 레귤레이터 회로 등이 내장되어 있어서 전지 전원으로부터 TEC 소자를 위한 구동전압

과 LD 소자를 위한 구동전압

를 생성하여 스위치 33에 공급한다. Here, the power supply unit 31 is configured as a battery 312 and a circuit module 311, and an inverter circuit, a regulator circuit, and the like are built in the circuit module 311, so that a driving voltage

And the driving voltage for the LD element

And supplies it to the switch 33. [

스위치 33에는 게이트 331 과 게이트 332 이 제어부 32에서 보내온 TEC 트리거 신호

과 LD 트리거 신호

에 의해 on, off 되어 도면11과 같이 주기 T로 반복하는 길이가 각 각

와

인 TEC 구동전압

와, LD 구동전압

로 만들어져서 전원케이블 301에 보내진다.The gate 331 and the gate 332 are connected to the switch 33. The TEC trigger signal

And the LD trigger signal

And the length repeated in the cycle T as shown in Fig.

Wow

In TEC drive voltage

And an LD drive voltage

And is sent to the power cable 301.

와

는 도면11과 같은 주기가 긴 펄스 형으로 되어 있는데, on/off 시점을 결정하는

는 제어부 32에 의해 제어되어 각 각의 치료에 최적합한

와

를 제공한다.

Wow

Is a pulse type having a long cycle as shown in Fig. 11,

Is controlled by the control unit 32 and is most suitable for each treatment

Wow

Lt; / RTI >

도면11에서

가 LD의 작동기간을 나타내는데, 주기 T와 도통율

그리고 총 도통기간

는 치료부위에 인가되는 광 에너지 량을 나타내며 이 값은 각 치료대상에 따라 최적치가 존재한다. 이 최적치에 관한 데이터는 과거의 임상결과와 문헌 등으로부터 도출되어 외부저장수단 323에 저장되어 있으며, 필요에 따라 입력수단 324에 의해 호출되어 컨트롤러 322에 의해 트리거 신호

,

를 생성하는데 사용된다.

는 TEC의 작동기간을 나타내는데, 투사부위의 냉각도는

에 비례한다. In FIG. 11

Represents the operation period of the LD, and the period T and the conduction rate

And the total conduction period

Indicates the amount of light energy applied to the treatment site, and this value is optimal depending on each treatment object. Data relating to this optimal value is derived from past clinical results and documents and stored in the external storage means 323. If necessary, the data is called by the input means 324,

,

Lt; / RTI >

Represents the operating period of the TEC,

.

1 외부 캡(Outer Cap) 10 : 외부 캡 기체(Outer Cap Base)
11 : 고정 스트렙(Fixing Strap) 12 : 스트렙 걸이(Strap Clamp)
2 : 내부 캡(Inner Cap) 20 : 내부 캡 기체(Inner Cap Base)
201 : 송풍구, 배출구 21 : 광원 셀(Light Cell)
211 : 펠티어 소자(Peltier Element) 212 : LD/LED 소자(LD/LED Element)
213 : 접촉냉각판( Touch-Cool Plate) 214 : 회로판(Circuit Board)
215 : 방열판(Heat Sink) 216 : 연결단자(Connector)
221 : 송풍구(Air Inlet) 223 : 배풍구(Air Outlet)
3 : 제어/전원 유닛 30 : 본체(Main Body)
31 : 전원부 301 : 전원/신호코드
311 : 레귤레이터 312 : 전지
32 : 제어부 322 : 컨트롤러
323 : 외장 메모리 324 : 키패드
325 : LCD 33 : 변환부
331 : 펠티어 소자 스위치 332 : LD 스위치1 Outer Cap 10: Outer Cap Base
11: Fixing Strap 12: Strap Clamp
2: Inner Cap 20: Inner Cap Base
201: air outlet, outlet 21: light cell
211: Peltier element 212: LD / LED element (LD / LED element)
213: Touch-Cool Plate 214: Circuit Board
215: Heat sink 216: Connector
221: Air Inlet 223: Air Outlet
3: Control / power unit 30: Main body
31: Power supply unit 301: Power supply / signal code
311: Regulator 312: Battery
32: controller 322: controller
323: external memory 324: keypad
325: LCD 33: conversion section
331: Peltier element switch 332: LD switch

Claims

저출력 레이저 치료기에 있어서, 대뇌 피질에 레이저 광을 전달하기 위한 복수개의 소형 광 모듈이 장착된 에플리케이터 셀; 상기 복수개의 에플리케이터는 두피에 밀착될 수 있도록 한 탄성 재료로 된 내부 캡; 에플리케이터 셀이 부착된 내부 캡은 경성 플라스틱으로 된 외부캡에 장착되고;환자의 두부에 장착할 수 있는 외부 캡 기체; 외부 캡 기체에 장착하고 사용자의 두부에 고정할 수 있는 고정 스트렙; 제어 유닛에 의해서 제어되는 저출력 레이저 치료기.A low output laser therapy apparatus comprising: an applicator cell having a plurality of small optical modules for transmitting laser light to the cerebral cortex; The plurality of applicators may include an inner cap made of an elastic material so as to be adhered to the scalp; An inner cap to which the applicator cell is attached is mounted on an outer cap made of hard plastic; A fixed strap mounted on the outer cap airframe and fixable to the user's head; A low power laser therapy apparatus controlled by a control unit.

청구항 1항에 있어서,
에플리케이터는 고체냉각방식(Thermo Electric Cooler : TEC)을 사용하는 것을 특징으로 하는 저출력 레이저 치료기. The method according to claim 1,
Wherein the emitter uses a solid cooling method (Thermo Electric Cooler: TEC).

청구항 2항에 있어서,
고체냉각방식으로 사용되는 소자는 펠티어 소자로 하는 것을 특징으로 하는 저출력 레이저 치료기. The method according to claim 2,
Wherein the element used in the solid cooling method is a Peltier element.

청구항 1항에 있어서,
에플리케이터 셀에 사용되는 레이저는 LD 또는 LED를 사용하는 것을 특징으로 하는 저출력 레이저 치료기.The method according to claim 1,
Characterized in that the laser used in the emitter cell uses LD or LED.