WO2012018185A2 - 레이저 치료 장치 - Google Patents

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WO2012018185A2
WO2012018185A2 PCT/KR2011/005345 KR2011005345W WO2012018185A2 WO 2012018185 A2 WO2012018185 A2 WO 2012018185A2 KR 2011005345 W KR2011005345 W KR 2011005345W WO 2012018185 A2 WO2012018185 A2 WO 2012018185A2
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Inventor
정승돈
Original Assignee
이순식
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    • 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
    • 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
    • A61N2005/0643—Applicators, probes irradiating specific body areas in close proximity
    • A61N2005/0644—Handheld applicators

Definitions

  • the present invention relates to medical devices, and more particularly to laser treatment devices used for the treatment of various arthritis, myositis and chronic pain.
  • arthritis treatment device As an example of the conventional laser treatment apparatus, there is Korea Patent Publication No. 10-2009-0117544 (hereinafter, arthritis treatment device).
  • Arthritis treatment device as illustrated in Figure 1, the main body 10, the ultrasonic generator 20 which is provided in the main body 10 to generate an ultrasonic wave to the lower center of the main body, the predetermined intervals are installed at the lower outer periphery of the main body
  • the laser emits the laser at a certain inner angle of the lower part, but the focus of the laser is provided on one side of the main body.
  • the handle 40 is provided with a switch for switching.
  • Arthritis treatment device of the above-described configuration is characterized in that the micro-vibration of the affected area by ultrasound to promote cartilage regeneration of the joint and at the same time, the above-described inflammation treatment using a laser beam.
  • the body 10 is in close contact with the affected part, the ultrasound is normally applied to the affected part, and thus, the patient may have secondary pain in the arthritis pain.
  • the focus of the laser is fixed, there is an inconvenience of moving the main body in close contact with the affected part in order to move the focus as described above.
  • the indentation portion 11 of the main body 10, which outputs the laser and the ultrasonic wave has a hemispherical shape in consideration of a joint area of the human body, especially a knee and an elbow, it is inevitably limited to move the main body.
  • the laser beams irradiated from the arthritis treatment device may adversely affect the treatment area (the periphery of the core area to be treated).
  • the present invention has been made in view of the problems of the prior art as described above.
  • the first object is to make it possible to easily change the focus of the laser beam by using the main laser element and a plurality of auxiliary laser elements whose angle can be changed, and to allow the laser beam to be smoothly and effectively irradiated to a treatment site such as a curved joint. have.
  • the second object is to increase the therapeutic effect by setting the intensity (power) of the main laser beam and the auxiliary laser beam differently to make a difference in the irradiation depth to the human body.
  • the third object is to control the absorption rate of the laser beam by adjusting the color tone (color) of light irradiated to the skin of the treatment site.
  • the laser treatment apparatus of the present invention for achieving the technical problem basically forms a body, the main laser unit for irradiating the main laser beam perpendicular to the treatment site, and assists to form a focal point on the central axis of the main laser beam An auxiliary laser unit for irradiating a laser beam, and an angle adjusting unit for rotating the auxiliary laser unit to adjust the distance of focus.
  • the auxiliary laser beam of the present invention is characterized by having a lower intensity than the main laser beam.
  • the main laser unit is located in the center of the front of the body, the auxiliary laser unit is preferably located radially on the front of the body around the main laser unit.
  • the auxiliary laser unit may include four auxiliary laser elements positioned radially around the main laser element, and a condenser lens for condensing the auxiliary laser beams output from the auxiliary laser element.
  • the laser treatment apparatus of the present invention may further include a color tone adjusting unit for irradiating a color controlled by the intensity of red and blue.
  • the color tone adjusting unit may be configured to include at least one pair of a red light emitting device and a blue light emitting device located in front of the body.
  • the laser treatment apparatus of the present invention includes a control unit for controlling the main laser unit, the auxiliary laser unit, the angle adjusting unit, and the color tone adjusting unit.
  • the focus of the laser beam can be easily changed.
  • the absorption rate of the laser beam can be controlled based on the color tone (color) of light irradiated separately to the skin of the treatment area.
  • FIG. 2 shows a functional configuration of a laser treatment apparatus according to the present invention.
  • 3 and 4 are views for explaining the body and the support member of the present invention.
  • FIG. 5 is a plan view of the support member of the present invention.
  • FIG. 6 is a view showing the detailed configuration of the main laser unit of the present invention.
  • FIG. 7 illustrates a focal point formed by an auxiliary laser unit of the present invention.
  • FIG. 8 is a view showing a detailed configuration of the auxiliary laser unit of the present invention.
  • FIG 9 illustrates a main laser device and an auxiliary laser device located in a supporting member of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating the rotation of the auxiliary laser device of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a detailed configuration of the angle adjustment unit of the present invention.
  • the laser treatment apparatus 100 includes a main laser unit 110, an auxiliary laser unit 120, an angle adjusting unit 130, a color tone adjusting unit 140, and a controller 150.
  • the main components 110-150 for implementing the laser treatment apparatus 100 are knitted in the body 101 as illustrated in FIG. 3.
  • the present invention is not limited to the shape or appearance of the body illustrated in the drawings.
  • the controller 150 may be separated from the body 101, so-called external type. This will be described below.
  • the main laser unit 110, the auxiliary laser unit 120, and the color tone adjusting unit 140 are supported by the support member 102 provided on the front surface (surface to which the laser beam is irradiated) of the body 101.
  • the support member 102 is set as a component integrated into the body 101, but may be a so-called separate type separated from the body 101 as illustrated in FIG. 4. Therefore, the supporting member 102 referred to herein may be understood as a front surface of the body.
  • the main laser unit 110 is installed in the central hole 102a of the support member 102 to irradiate a laser beam (hereinafter referred to as a main laser beam for convenience of description and distinction of terms) in a direction perpendicular to the front surface. do.
  • the main laser beam has a wavelength of 880 nm to 970 nm and an intensity (power) of 500 mW to 5 W.
  • the wavelength and intensity are controlled by the controller 150.
  • the main laser unit 110 includes a main laser element 112 and a condenser lens 114.
  • the condenser lens 114 collects the main laser beam output from the main laser element to increase the output, that is, performs an amplification function.
  • the auxiliary laser unit 120 which is a feature of the present invention, is installed in the radial auxiliary hole 102b disposed about the main hole 102a.
  • the auxiliary laser unit 120 irradiates an auxiliary laser beam having a wavelength of 750 nm to 830 nm and an intensity (power) of 500 mW to 1 W (Watt) toward the main laser beam. That is, the irradiated auxiliary laser beam forms a focal point f on the traveling line of the main laser beam (hereinafter referred to as a central axis) (see FIG. 7).
  • the distance of the focus (distance from the main laser unit) has a feature that is variable by the angle adjuster 130 to be described below.
  • the auxiliary laser unit 120 includes the auxiliary laser element 122 and the condenser lens 124 similarly to the main laser unit 110.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of the main laser element 112 and the auxiliary laser element 122 provided in the support member 102.
  • the auxiliary laser elements 122: 122a, 122b, 122c, 122d are respectively provided in the four auxiliary holes 102b, and they all focus on the central axis as described above.
  • the change of focus means that the auxiliary laser element 122 is rotatably installed (or pivoted) in the support member 102 in a predetermined range.
  • an annular elastic member 103 is provided in the auxiliary hole 102b of the supporting member 102 for accommodating the auxiliary laser element 122, and the hollow 103a of the elastic member 103 is provided. Auxiliary laser element 122 is inserted. Therefore, the auxiliary laser element 122 is held by the elastic member 103 and can be rotated to a predetermined range.
  • the angle adjuster 130 is a component that varies the focal length by adjusting an angle with respect to the central axis of the auxiliary laser device 122.
  • the angle adjuster 130 may be understood as simply a means for rotating the auxiliary laser element. It is apparent that the specific means for the rotation can be implemented by variously designed and modified by those skilled in the art, but the present embodiment discloses one example as follows.
  • a connecting member 131 for example, a wire is connected to the lower portion of the auxiliary laser elements 122, and an extension front end of the connecting member 131 is inserted through the lower portion of the body 101 to support the supporting member. It is connected to the rod 132 which can move back and forth vertically toward 102. That is, when the rod 132 is pushed or pulled, the auxiliary laser elements 122 rotate (pivot) at the same time in each auxiliary hole 102b by the forward and backward movement of the connecting member 131 accordingly. Referring to FIG. 11, when the rod 132 is pushed to the maximum, the focal length becomes minimum, and when the rod is pulled to the maximum, the focal length becomes maximum.
  • the angle adjuster 130 of FIG. 11 is illustrated in a manual operation method, but may also be implemented in an automatic operation method. For example, by forming a gear tooth (not shown) on one side of the rod 132 and easily through a motor-based gear box (not shown) (in this case controlled by the controller 150) to move the gear tooth. It can be implemented. Alternatively, a motor-based gearbox may be installed for each of the auxiliary laser devices 122 to be rotated individually. As a result, as described above, the angle adjusting unit 130 may be variously implemented.
  • the intensity (power) of the laser beam output from the main laser unit 110 and the auxiliary laser unit 120 described above is different from each other.
  • the intensity of the main laser beam is set higher than that of the auxiliary laser beam.
  • the intensity of the main laser beam is 5W
  • the intensity of the auxiliary laser beam is 1W.
  • the total intensity at the focus is 9W.
  • the depth of penetration of the laser beam into the human body depends on its intensity. The greater the intensity of the beam, the deeper the penetration depth.
  • the difference in the intensity of the laser beam irradiated using the main laser unit 110 and the auxiliary laser unit 120 is to increase the therapeutic effect and safety. This will be described in detail with reference to FIGS. 12 and 13.
  • the auxiliary laser beams are irradiated to the treatment site in the form of a cone (the vertex of the cone is the focal point f) around the main laser beam.
  • the auxiliary laser beams function to activate the tissues around the treatment site before reaching the treatment site.
  • the secondary laser beams through the surrounding tissue converge to the main laser beam at the treatment site (focus f), resulting in intensive treatment of the focal region (i.e., treatment site) since the total 9W intensity is achieved.
  • the focal length is shortened by the angle adjuster 130 as shown in FIG. 13, the auxiliary laser beam passes through the surrounding tissue in a wide range. On the other hand, a longer focal length narrows the range via the surrounding tissue (see FIG. 12).
  • the intensity of the main laser beam of the present invention is set 5 times higher than that of the auxiliary laser beam.
  • the intensity of the main laser beam and the auxiliary laser beam are the same is assumed. If the intensity is 5W, the maximum area is 25W. This is a dangerous level for the human body. However, if you lower it to 1W, it will be safe for the human body, but it will be 5W in the focus area, and it may not be effective. Of course, nine laser devices could be used to achieve 9W.
  • the 1W laser beam has a shallow penetration depth and a large loss due to absorption by the human body before reaching the focal region. As a result, the total intensity in the focus area is lowered.
  • the laser beam has a technical contradiction that the intensity should be high and low in consideration of both the therapeutic effect and safety.
  • the present invention makes a difference in the intensity of the main laser beam and the auxiliary laser beam, and secures a basic intensity in the focus region through the main laser element.
  • the wavelength of the auxiliary laser beam of 1 W intensity is preferably 830 nm, and the wavelength of the main laser beam of 5 W intensity is preferably 808 nm. Since these numerical values exemplify what the inventors have obtained in the process of designing the present invention, the present invention should not be interpreted as being limited to the numerical values as exemplified as such.
  • the main parameter of penetration depth is strength (power). In other words, the wavelength of the main laser beam and the auxiliary laser beam may be the same.
  • the color tone adjusting unit 140 mentioned in FIG. 1 performs a function of irradiating the skin of the treatment area with the color (hue) controlled by the intensity control of the red light and the blue light.
  • the color adjusting unit 140 is provided in the through hole 102c of the supporting member 102 similarly to the main laser unit 110 and the auxiliary laser unit 120.
  • at least one pair of a red light emitting element 142a and a blue light emitting element 142b referred to as a light emitting diode (LED) is required as shown in FIG. 14.
  • red light emitting device 142a and the blue light emitting device 142b are illustrated as being spaced apart from each other on the support member 102. But this is just an example.
  • the red and blue light emitting devices may be in the form of a package. In other words, the red and blue light emitting devices can be combined in a single package.
  • the intensity of the light emitting devices 142a and 142b is adjusted (color intensity control), various colors are produced by the principle of light synthesis.
  • the synthesized color is irradiated to the skin of the treatment area, and it is possible to control the absorption rate of the main laser beam and the auxiliary laser beam.
  • the higher the concentration of the synthesized color the higher the laser beam absorption of the skin. At this time, the color and its concentration may be considered depending on the skin color .
  • the controller 150 controls the operation of the main laser unit, the auxiliary laser unit, the angle adjusting unit, the color adjusting unit.
  • the control unit 150 includes power supply and control functions necessary for operation.
  • the controller 150 may be implemented as an external type separated from the body 101 of the laser treatment apparatus 100 described above with reference to FIG. 15.
  • the body 101 may be shaped to be supported by the control unit 150 through a separate support member 10, the body 101 including the components (110, 120, 130, 140) is illustrated in the drawings
  • a plurality of units may be provided to be controlled by the single controller 150. That is, the principle of mono-bi-poly can be applied as necessary.
  • 16 and 17 illustrate a configuration added to the laser treatment apparatus 100.
  • the spacer 104 is located in front of the support member 102 and the transparent protective member 105 is located in front of the spacer.
  • a cylindrical engaging member 106 for engaging these spacers and the transparent protective member to the body 101 is shown.
  • 18 conceptually illustrates a joint treatment embodiment using the laser treatment apparatus 100.
  • the present invention can be used in devices or systems for the treatment of various arthritis, myositis and chronic pain.

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Abstract

1. 기술분야 본 발명은 각종 관절염, 근염 및 만성 통증 등의 치료에 이용되는 레이저 치료 장치에 관한 것이다. 2. 주요구성 본 발명의 레이저 치료 장치는 기본적으로 몸체를 형성하며, 치료 부위에 대해 수직하게 메인 레이저 빔을 조사하는 메인 레이저부와, 메인 레이저 빔의 중심축에 초점이 형성되도록 보조 레이저 빔을 조사하는 보조 레이저부, 및 보조 레이저부를 회동시켜 초점의 거리를 조절하는 각도 조절부와, 적색과 청색의 세기에 의해 조절되는 색상을 피부에 조사하는 색조 조절부를 포함한다. 3. 작용효과 본 발명의 레이저 치료 장치는 조사되는 레이저 빔의 초점의 각도와 거리를 용이하게 변경할 수 있다. 또한, 상이한 세기를 가지는 레이저 빔을 통해 치료 효과를 증대시킬 수 있으며, 치료 부위의 피부에 별도로 조사되는 빛의 색조(색상)를 기반으로 레이저 빔의 흡수율을 제어할 수 있다.

Description

레이저 치료 장치
본 발명은 의료 장치에 관한 것으로, 특히 각종 관절염, 근염 및 만성 통증 등의 치료에 이용되는 레이저 치료 장치에 관한 것이다.
관절염, 근염 등의 질환은 레이저 빔을 통해 치료 내지는 완화될 수 있다. 구체적으로 레이저 빔이 환부에 조사되면 미토콘드리아에 에너지가 전달되고 세포의 활성 및 재생이 원활해진다. 이는 신진대사의 촉진으로 포섭된다. 또한, 레이저 빔 조사 부위의 혈관이 확장되어 혈액 순환이 촉진되고, 이에 따라 백혈구 증가가 수반된다. 그 결과 환부의 살균 작용이 활발해져 염증 치료가 촉진된다.
종래 레이저 치료 장치의 일예로, 대한민국 공개특허 제10-2009-0117544호(이하, 관절염 치료기)가 있다. 관절염 치료기는 도 1에 예시된 바와 같이, 본체(10), 이 본체(10)에 구비되며 본체의 하부 중앙으로 초음파를 발생하는 초음파 발생기(20), 본체의 하부 외주연으로 일정간격 설치되고 본체의 하부 내측 일정각도로 레이저를 발산하되 레이저의 초점은 초음파 발생기로부터 발생한 초음파의 중심선상에 한점으로 모이도록 하는 다수개의 레이저 다이오드(30), 본체의 일측에 구비되며 초음파 발생기 및 레이저 다이오드의 작동을 절환하는 스위치가 구비된 손잡이(40)로 구성되어 있다.
상술한 구성의 관절염 치료기는 초음파를 통해 환부를 미세 진동시켜 관절의 연골 재생을 촉진함과 동시에 레이저 빔을 이용하여 앞서 언급한 염증 치료를 병행한다는 점에 특징이 있다.
그러나 본체(10)를 환부에 밀착시켜야 초음파가 정상적으로 환부에 인가되므로 관절염 통증이 극심한 환자에게는 부차적인 통증을 유발할 수 있다. 또한, 레이저의 초점이 고정된 구조이므로 이 초점을 이동하기 위해서는 상술한 바와 같이 본체를 환부에 밀착한 상태에서 움직여야 하는 불편함이 있다. 더욱이 레이저와 초음파가 출력되는 본체(10)의 요입부(11)는 인체의 관절 부위, 특히 무릎과 팔꿈치를 고려한 반구 형상이므로 본체를 움직이는 것은 더욱 제약될 수밖에 없다.
또한, 상기 관절염 치료기에서 조사되는 레이저 빔들은 동일한 세기(파워)를 가지므로 자칫 치료 부위(치료해야할 핵심 부위의 주변부)에 바람직하지 못한 영향을 미칠 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로 주요 목적은 다음과 같다.
제1 목적은 메인 레이저 소자와 각도 변경이 가능한 복수개의 보조 레이저 소자를 이용하여 레이저 빔의 초점을 용이하게 가변할 수 있도록 하고, 굴곡진 관절과 같은 치료 부위에 레이저 빔이 원활히 그리고 효과적으로 조사되도록 함에 있다.
제2 목적은 메인 레이저 빔과 보조 레이저 빔의 세기(파워)를 달리 설정하여 인체에 대한 조사 깊이에 차이를 둠으로써 치료 효과를 증대시킴에 있다.
제3 목적은 치료 부위의 피부에 조사되는 빛의 색조(색상)를 조절하여 레이저 빔의 흡수율을 제어함에 있다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 레이저 치료 장치는 기본적으로 몸체를 형성하며, 치료 부위에 대해 수직하게 메인 레이저 빔을 조사하는 메인 레이저부와, 메인 레이저 빔의 중심축에 초점이 형성되도록 보조 레이저 빔을 조사하는 보조 레이저부, 및 보조 레이저부를 회동시켜 초점의 거리를 조절하는 각도 조절부를 포함한다.
본 발명의 보조 레이저 빔은 메인 레이저 빔보다 낮은 세기를 가지는 것을 특징으로 한다. 메인 레이저부는 몸체의 전면 중앙에 위치하며, 보조 레이저부는 메인 레이저부를 중심으로 하여 몸체의 전면에 방사상으로 위치하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 메인 레이저 소자와, 이 메인 레이저 소자로부터 출력되는 메인 레이저 빔을 집광하는 집광렌즈를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 보조 레이저부는 메인 레이저 소자를 중심으로 하여 방사상으로 위치하는 4개의 보조 레이저 소자와, 이 보조 레이저 소자로부터 출력되는 보조 레이저 빔을 집광하는 집광렌즈를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 레이저 치료 장치는 적색(red)과 청색(blue)의 세기에 의해 조절되는 색상을 조사하는 색조 조절부를 더 포함할 수 있다. 이 색조 조절부는 몸체의 전면에 위치하는 적색 발광소자와 청색 발광소자를 적어도 1쌍 포함하여 구성될 수 있다. 바람직하게 본 발명의 레이저 치료 장치는 메인 레이저부, 보조 레이저부, 각도 조절부 및 색조 조절부를 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명으로부터 얻어지는 주요 효과는 다음과 같다.
1. 레이저 빔의 초점을 용이하게 변경할 수 있다.
2. 상이한 세기를 가지는 레이저 빔을 통해 치료 효과를 증대시킬 수 있다.
3. 치료 부위의 피부에 별도로 조사되는 빛의 색조(색상)를 기반으로 레이저 빔의 흡수율을 제어할 수 있다.
도 1은 종래 기술을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 레이저 치료 장치의 기능적 구성을 나타낸 도면.
도 3 및 도 4는 본 발명의 몸체와 지지부재를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 지지부재에 대한 평면도.
도 6은 본 발명의 메인 레이저부의 세부 구성을 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 보조 레이저부에 의해 형성되는 초점을 예시한 도면.
도 8은 본 발명의 보조 레이저부의 세부 구성을 나타낸 도면.
도 9는 본 발명의 지지부재에 위치하는 메인 레이저 소자 및 보조 레이저 소자를 예시한 도면.
도 10은 본 발명의 보조 레이저 소자의 회동을 예시한 도면.
도 11은 본 발명의 각도 조절부의 세부 구성을 예시한 도면.
도 12 및 도 13은 본 발명의 메인 레이저부 및 보조 레이저부에 의한 초점과 초점 거리 변화를 예시한 도면.
도 14는 본 발명의 색조 조절부의 세부 구성을 나타낸 도면.
도 15는 본 발명의 변형예를 예시한 도면.
도 16 및 도 17은 본 발명의 부가 구성요소를 예시한 도면.
도 18은 본 발명의 레이저 치료 장치를 이용한 치료 양태를 개념적으로 예시한 도면.
본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 치료 장치의 기능적 구성도이다. 레이저 치료 장치(100)는 메인 레이저부(110), 보조 레이저부(120), 각도 조절부(130), 색조 조절부(140) 및 제어부(150)를 포함한다.
레이저 치료 장치(100)를 구현하기 위한 주요 구성요소(110~150)들은 도 3에 예시된 바와 같은 몸체(101)에 편성된다. 물론, 본 발명이 도면에 예시된 몸체의 형상 혹은 외관에 한정되는 것은 아니다. 제어부(150)는 몸체(101)와 분리된 형태, 이른바 외장형일 수 있다. 이에 대해서는 아래에서 살펴보기로 한다.
메인 레이저부(110), 보조 레이저부(120) 및 색조 조절부(140)는 몸체(101)의 전면(레이저 빔이 조사되는 면)에 구비되는 지지부재(102)에 의해 지지된다. 여기서 지지부재(102)를 몸체(101)에 통합된 구성요소로 설정하였으나, 도 4에 예시한 바와 같이 몸체(101)와 분리된 이른바 분리형일 수 있다. 따라서 본 명세서에서 언급되는 지지부재(102)는 상기 몸체의 전면으로서 포괄적으로 이해해도 좋다.
도 5는 지지부재(102)의 평면도이다. 메인 레이저부(110)는 지지부재(102)의 중앙 홀(102a)에 설치되어 상기 전면과 수직한 방향으로 레이저 빔(이하, 설명의 편의와 용어의 구분을 위해 메인 레이저 빔이라 한다)을 조사한다. 메인 레이저 빔은 880㎚~970㎚의 파장, 500mW~5W의 세기(파워)를 가진다. 파장과 세기는 제어부(150)에 의해 제어된다. 이러한 메인 레이저부(110)는 도 6에 예시된 바와 같이, 메인 레이저 소자(112)와 집광렌즈(114)를 포함한다. 집광렌즈(114)는 메인 레이저 소자로부터 출력되는 메인 레이저 빔을 모아서 출력을 높이는 기능, 다시 말해 증폭 기능을 수행한다.
다시 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 특징인 보조 레이저부(120)는 상기 메인 홀(102a)을 중심으로 배치된 방사상의 보조 홀(102b)에 설치된다. 보조 레이저부(120)는 750㎚~830㎚의 파장, 500mW~1W(Watt)의 세기(파워)를 가지는 보조 레이저 빔을 상기 메인 레이저 빔을 향해 조사한다. 즉, 조사된 보조 레이저 빔은 메인 레이저 빔의 진행 선상(이하, 중심축이라 한다)에 초점(f)을 형성한다(도 7 참조). 이때 초점의 거리(메인 레이저부로부터의 거리)는 아래에서 설명될 각도 조절부(130)에 의해 가변되는 특징을 가진다.
도 8과 같이 보조 레이저부(120)는 메인 레이저부(110)와 유사하게 보조 레이저 소자(122)와 집광렌즈(124)를 포함하여 구성된다. 도 9는 지지부재(102)에 구비된 메인 레이저 소자(112) 및 보조 레이저 소자(122)의 구비 형태를 예시한 도면이다. 본 실시예에서 보조 레이저 소자(122: 122a, 122b, 122c, 122d)는 4개의 보조 홀(102b)에 각각 설치되어, 이들은 공히 상술한 바와 같이 중심축에 초점을 형성한다. 여기서, 초점이 가변된다는 것은 보조 레이저 소자(122)가 지지부재(102)에서 소정 범위로 회동(또는 피벗) 가능하게 설치된다는 것을 의미한다.
구체적으로 도 10을 살펴보면, 보조 레이저 소자(122)를 수용하는 지지부재(102)의 보조 홀(102b)에는 환형의 탄성부재(103)가 구비되어 있고, 이 탄성부재(103)의 중공(103a)에 보조 레이저 소자(122)가 삽입되어 있다. 따라서 보조 레이저 소자(122)는 탄성부재(103)에 의해 보지되어 소정 범위로 회동될 수 있는 것이다.
한편, 위에서 짧게 언급한 바와 같이 각도 조절부(130)는 보조 레이저 소자(122)의 상기 중심축에 대한 각도를 조절함으로써 초점 거리를 가변시키는 구성요소이다. 각도 조절부(130)는 단순히 보조 레이저 소자를 회동시키는 수단이라 이해해도 좋다. 회동을 위한 구체적인 수단은 통상의 지식을 가진 자라면 다양하게 설계 및 변형하여 구현할 수 있음이 자명하지만, 본 실시예에서는 다음과 같이 1가지 예를 개시한다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 각도 조절부의 세부 구성을 예시한 도면이다. 보조 레이저 소자(122)들의 하부에는 각기 연결부재(131), 예를 들어 와이어(wire)가 연결되어 있고, 이 연결부재(131)의 연장 선단은 몸체(101) 하부에 관통 삽입되어 상기 지지부재(102)를 향해 수직하게 전후 이동 가능한 로드(132)에 연결되어 있다. 즉, 이 로드(132)를 밀거나 당기면 그에 따른 연결부재(131)의 전후 움직임에 의해 보조 레이저 소자(122)들은 각 보조 홀(102b) 내에서 동시에 같은 범위로 회동(피벗)된다. 도 11을 기준으로, 로드(132)를 최대로 밀면(push) 초점 거리는 최소가 되고, 로드를 최대로 당기면(pull) 초점 거리는 최대가 된다.
참고로 도 11의 각도 조절부(130)는 수동 조작 방식으로 예시되어 있으나, 자동 조작 방식으로도 구현될 수 있다. 예를 들어, 로드(132)의 일측에 기어치(미도시)를 형성하고 이 기어치를 움직이게 하는 모터 기반의 기어박스(미도시)(이 경우 제어부(150)에 의해 제어됨)를 통해 용이하게 구현 가능하다. 이와 달리 보조 레이저 소자(122) 각각에 대해 모터 기반의 기어박스를 설치하여 개별적으로 회동되도록 설계할 수도 있다. 결국, 앞서 언급한 바와 같이 각도 조절부(130)는 다양하게 구현될 수 있는 것이다.
지금까지 상술한 메인 레이저부(110)와 보조 레이저부(120)로부터 출력되는 레이저 빔의 세기(파워)는 서로 상이한 것이 특징이다. 메인 레이저 빔의 세기는 보조 레이저 빔에 비해 높게 설정된다. 예를 들어, 메인 레이저 빔의 세기가 5W라면 보조 레이저 빔의 세기는 1W이다. 위에 예시한 바와 같이 보조 레이저 빔이 4개인 경우 초점에서의 총 세기는 9W이다. 주지된 바와 같이 인체에 대한 레이저 빔의 침투 깊이는 그 세기에 따라 다르다. 빔의 세기가 크면 클수록 침투 깊이가 깊어진다. 메인 레이저부(110)와 보조 레이저부(120)를 이용하여 조사되는 레이저 빔의 세기에 차이를 둔 것은 치료 효과와 안전성 증대를 도모하기 위함이다. 이에 대해 도 12 및 도 13을 참조하여 구체적으로 설명한다. 도면에는 단면으로 예시되어 있으나, 메인 레이저 빔을 중심으로 보조 레이저 빔들이 원추 형태(원추의 정점은 곧 초점 f)로 치료 부위에 조사된다. 보조 레이저 빔들은 치료 부위에 도달하기 전에 치료 부위 주변 조직들을 활성화시키는 기능을 한다. 주변 조직이 활성화되면 세포들의 신진대사가 활발해지고 치료 부위에서의 염증 치료 효과가 향상된다. 그리고 주변 조직을 경유한 보조 레이저 빔들은 치료 부위의 메인 레이저 빔에 수렴하여(초점 f), 총 9W 세기가 되기 때문에 초점 영역(즉, 치료 부위)에 대한 집중 치료가 이루어진다. 도 13과 같이 각도 조절부(130)에 의해 초점 거리가 짧아지면 보조 레이저 빔은 주변조직을 넓은 범위로 경유한다. 반면, 초점 거리가 길어지면 주변조직을 경유하는 범위가 좁아진다(도 12 참조).
본 실시예에서 초점 영역에서의 총 세기가 9W인 것으로 설명을 전개하고는 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 것임을 고려해야 한다. 인체 흡수에 의한 손실분은 배제한 것이다. 또한, 본 발명의 메인 레이저 빔의 세기를 보조 레이저 빔에 비해 5배 높게 설정한 이유가 있다. 우선, 메인 레이저 빔과 보조 레이저 빔의 세기가 동일한 경우를 상정해 본다. 그 세기가 공히 5W라면 초점 영역에서는 최대 25W가 된다. 이는 인체에 위험한 레벨이다. 그렇다고 해서 공히 1W로 낮추게 되면 인체에는 안전하겠지만 초점 영역에서는 5W가 될 것이고, 치료 효과를 제대로 발휘하지 못할 수 있다. 물론, 9W로 맞추기 위해 9개의 레이저 소자를 이용할 수도 있을 것이다. 그러나 1W의 레이저 빔은 그만큼 침투 깊이가 얕고 초점 영역에 도달하기 전에 인체 흡수에 의한 손실분이 커진다. 결과적으로 초점 영역에서의 총 세기가 낮아지는 것이다. 즉, 레이저 빔은 치료 효과와 안전성 모두를 고려하여 세기가 높으면서도 낮아야한다는 기술적 모순(technical contradiction)을 내포하고 있다. 본 발명은 이러한 기술적 모순을 극복하기 위해 메인 레이저 빔과 보조 레이저 빔의 세기에 차이를 두되, 메인 레이저 소자를 통해 초점 영역에서의 기본적인 세기를 확보한 것이다.
참고로 파장이 짧을수록 직진성이 강해지기 때문에 침투 깊이에 영향을 미친다. 1W 세기의 보조 레이저 빔의 파장은 830nm인 것이 바람직하고, 5W세기의 메인 레이저 빔의 파장은 808nm인 것이 바람직하다. 이러한 수치는 본 발명자가 본 발명을 설계하는 과정에서 얻어낸 바를 예시한 것이므로, 본 발명을 이와 같이 예시된 대로의 파장 수치에 한정되는 것으로 해석해서는 아니 된다. 더욱이 침투 깊이의 주요 파라미터는 세기(파워)이다. 즉, 메인 레이저 빔과 보조 레이저 빔의 파장은 동일해도 무방하다.
상술한 바를 트리즈(TRIZ)의 문제해결 원리에 적용해 보면, 레이저 빔을 메인과 보조로 나눈 분할의 원리(segmentation), 레이저 빔의 세기를 달리한 국부적 품질의 원리(local quality), 보조 레이저 빔의 조사 각도를 조절하는 역동성 원리(dynamicity), 보조 레이저 빔을 이용하여 주변 조직을 활성화하는 사전조치 원리(preliminary action)이다. 이외에도 본 발명에는 색상 변화의 원리(changing color)가 적용된다. 이에 대해서는 다음의 색조 조절부(140)를 통해 살펴본다.
도 1에서 언급한 색조 조절부(140)는 적색광(red light)과 청색광(blue light)의 세기 조절에 의해 조절되는 색상(색조)을 치료 부위의 피부에 조사하는 기능을 수행한다. 다시 도 5를 참조하면, 이 색상 조절부(140)는 메인 레이저부(110) 및 보조 레이저부(120)와 마찬가지로 지지부재(102)의 관통 홀(102c)에 구비된다. 색조 조절부(140)를 구성하기 위해서는 도 14와 같이 LED(Light Emitting Diode)로 일컬어지는 적색 발광소자(142a)와 청색 발광소자(142b)가 적어도 1쌍 필요하다.
참고로 도 14에는 2쌍으로 예시되어 있다. 또한, 적색 발광소자(142a)와 청색 발광소자(142b)가 지지부재(102) 상에 서로 이격설치되는 것으로 예시되어 있다. 그러나 이는 축자 그대로 예시에 불과하다. 예컨대 적색·청색 발광소자는 패키지(package) 형태일 수 있다. 다시 말해 단일의 패키지 내에 적색과 청색 발광소자가 편성될 수 있는 것이다.
이와 같은 발광소자(142a, 142b)들의 세기를 조절(색 농도 조절)하면 빛의 합성원리에 의해 다양한 색상이 만들어진다. 합성된 색상은 치료 부위의 피부에 조사되는데, 이를 통해 메인 레이저 빔과 보조 레이저 빔의 흡수율 조절이 가능하다. 합성된 색상의 농도가 짙을수록 피부의 레이저 빔 흡수율은 높아진다. 이때 피부색에 따라 색상과 그 농도가 고려될 수도 있다.
한편, 제어부(150)는 메인 레이저부, 보조 레이저부, 각도 조절부, 색상 조절부의 동작을 제어한다. 이 제어부(150)는 동작에 필요한 전원 공급 및 제어 기능을 포괄한다.
이상으로 본 발명에 따른 바람직한 레이저 치료 장치(100)에 대해서 기능적인 측면을 중점으로 설명했다. 구조적인 측면, 특히 그 세부는 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 제어부(150)는 도 15와 같이 상술한 레이저 치료 장치(100)의 몸체(101)와 분리된 외장형으로 구현될 수 있다. 몸체(101)는 별도의 받침부재(10)를 통해 제어부(150)에 지지되는 형태일 수 있고, 구성요소(110, 120, 130, 140)를 포함하는 몸체(101)는 도면에 예시된 바와 같이 단일의 제어부(150)에 의해 제어되도록 복수개 구비될 수 있다. 즉, 필요에 따라 모노-바이-폴리(mono-bi-poly)의 원리가 적용될 수 있는 것이다.
한편, 도 16 및 도 17은 레이저 치료 장치(100)에 부가되는 구성을 예시한 도면으로, 지지부재(102) 전면에 위치하는 스페이서(104)와, 이 스페이서 전면에 위치하는 투명 보호부재(105)와, 이들 스페이서 및 투명 보호부재를 몸체(101)에 결합하기 위한 원통 형상의 결합부재(106)가 나타나 있다. 도 18은 레이저 치료 장치(100)를 이용한 관절 치료 양태를 개념적으로 예시한 도면이다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
본 발명은 각종 관절염, 근염 및 만성 통증 등의 치료를 위한 장치 또는 시스템에 이용될 수 있다.

Claims (10)

  1. 몸체를 가지는 레이저 치료 장치에 있어서,
    치료 부위에 대해 수직하게 메인 레이저 빔을 조사하는 메인 레이저부;
    상기 메인 레이저 빔의 중심축에 초점이 형성되도록 보조 레이저 빔을 조사하는 보조 레이저부; 및
    상기 보조 레이저부를 회동시켜 상기 초점의 거리를 조절하는 각도 조절부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 치료 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 보조 레이저 빔은 상기 메인 레이저 빔보다 낮은 세기를 가지는 것을 특징으로 하는 레이저 치료 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 메인 레이저부는 상기 몸체의 전면 중앙에 위치하는 것을 특징으로 하는 레이저 치료 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 보조 레이저부는 상기 메인 레이저부를 중심으로 하여 상기 전면에 방사상으로 위치하는 것을 특징으로 하는 레이저 치료 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 메인 레이저부는,
    메인 레이저 소자와, 상기 메인 레이저 소자로부터 출력되는 메인 레이저 빔을 집광하는 집광렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 치료 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 보조 레이저부는,
    상기 메인 레이저 소자를 중심으로 하여 방사상으로 위치하는 4개의 보조 레이저 소자와, 상기 보조 레이저 소자로부터 출력되는 보조 레이저 빔을 집광하는 집광렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 치료 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    적색(Red)과 청색(Blue)의 세기에 의해 조절되는 색상을 상기 치료 부위의 피부에 조사하는 색조 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 치료 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 색조 조절부는 상기 몸체의 전면에 위치하는 적색 발광소자와 청색 발광소자를 적어도 1쌍 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 치료 장치.
  9. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메인 레이저부, 보조 레이저부 및 각도 조절부를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 치료 장치.
  10. 청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,
    상기 색조 조절부를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 치료 장치.
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