유니폼 레이저 빔 발생과 미세조정 포커싱 기술을 적용한 스마트 프랙셔널 레이저 시스템 개발 - 윤장중 (The Graduate School, Ajou University, 2023)
이 연구는 CO2 레이저의 동작성을 연구하고 에너지별 출력을 비교하여, IR 센서와 셔터 구조의 따른 신호 동기화로 아날로그 형태의 레이저 출력빔으로부터 디지털 형태의 출력 제어성을 증명한다. 이를 통해 의료용 레이저 제품이 시술성에서 보다 더 섬세 또는 세밀하게 적용 가능함을 제시하였다. 기존 연구에서는 레이저 조사 시, 조사 점에서의 레이저 빔의 불균일성 등으로 피시술자가 필요치 않는 부분의 조사로 인해 불편함과 시술시간 지연 등의 문제점이 있었다. 이 연구는 시술 목적에 맞게 레이저빔의 초점 크기를 조정하기 위한 미세조정 포커싱 모듈을 개발하여 시술자의 편의성을 제공함과 동시에 메모리 기능을 추가하였다. 이를 통해, 사용자 편익성과 미세조정에 따른 예측성을 제시하였고, 셔터 모듈을 이용한 불필요한 잔여 레이저빔을 차단하는데 성공하였다. 또한, CO2 레이저의 프렉셔널 조사빔의 패턴을 만들고, 레이저 출력의 안정화를 위하여 레이저 발진기를 냉각하기 위한 온도제어 및 냉각수의 온도 변화 모니터링과 출력 캘리브레이션 기능을 부가 하였다. 아울러 신호 동기화를 실현하기 위하여 IR센서의 특성을 비교하여 측정기로 측정 가능한 실험을 수행했고, 이에 따른 셔터 모양 및 형상 구조를 확립함으로서 스캐닝 중 발생하는 잔여 레이저빔을 차단 할 수 있었다. 셔터는 슬릿을 통해 환부로 레이저빔이 조사되는 구조로서, 원형 판 형태로 일정 각도로 슬릿(slit)을 가공하였다. 레이저빔의 펄스 조사와 연동될 수 있도록 셔터 형상을 설계 및 제작함으로서 신호의 동기화를 맞춰 원하는 결과를 도출해 낼 수 있었다. 본 연구를 통하여 상용화된 CO2 레이저의 특성치를 검토하고 이를 기반으로 미세조정 포커싱 기술, 셔터 모듈 기술, 프랙셔널 스캐너 스캔속도 향상 기술, 레이점빔 성능의 안정화 기술을 개발하였다. 이를 기반으로, CO2 레이저가 갖는 기본적인 특성을 극복함과 동시에 레이저를 이용한 시술용 의료장비의 필요성과 이를 구현하기 위한 개발 기술 그리고 이를 현장에 적용할 수 있는 방법을 제시하였다. 본 연구결과를 바탕으로 보다 더 세밀한 형태의 CO2 레이저 프렉셔널 시술이 가능할 것이며, 시술용 레이저의 응용성을 높일 수 있을 것이다.
학위논문(석사)--물리학과,2023. 2
Keywords: CO2 레이저 시술; 프랙셔널 레이저