KR100523267B1 - 특수파장대의 자외선을 이용한 인체치료용 의료기기 - Google Patents
특수파장대의 자외선을 이용한 인체치료용 의료기기 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 자외선을 이용한 인체치료용 의료기기에 관한 것으로, 특히 자외선중 283nm ~ 310nm 파장대의 자외선을 인체에 조사할 경우 피하층의 7-탈수소 콜레스테롤이 비타민 D로 전환되는 점을 이용하여 골다공증이나 골연화증과 같은 인체 병증을 치료 또는 예방하는 데에 탁월한 효과를 제공하는, 특수파장대의 자외선을 이용한 인체치료용 의료기기에 관한 것이다.
본 발명은 규산질 유리의 조성에 K2O, PbO, ZnO등의 금속산화물을 배합 용융하여 280nm이하 파장대의 자외선의 투과를 제한하도록 만들어진 유리로 형광등용 유리관을 구성하고, 자외선중 283nm~310nm 파장대의 자외선을 발광하는 할로겐인산칼슘계 화합물과 붕소산스트론듐계 화합물을 일정 비율로 배합하고 1,000~1,300℃의 온도로 가열, 소성한 후 200~300 메쉬의 입도로 분말화하여 만든 형광물질을 상기 유리관의 내부에 도포하여 완성된 형광등을 설치구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 특수파장대의 자외선을 이용한 인체치료용 의료기기를 제공한다.
Description
본 발명은 자외선을 이용한 인체치료용 의료기기에 관한 것으로, 특히 자외선중 특수파장대의 자외선을 인체에 조사하면 비타민 D가 현저히 증가하게 되는 점을 이용하여 골다공증이나 골연화증과 같은 인체 병증을 치료 또는 예방하는 데에 유용하게 적용될 수 있도록 연구된, 특수파장대의 자외선을 이용한 인체치료용 의료기기에 관한 것이다.
태양광의 스펙트럼속에는 적외선, 가시광선, 자외선, X-선 등 여러 가지 파장의 광선이 존재하며, 이중 자외선은 100Å(옹그스트롬)에서 3870Å에 이르는 넓은 파장대를 갖는 짧은 파장의 광선이다.
이 자외선은 인간은 물론, 모든 생물에게 영향을 주며 생장을 촉진시키는 역할도 하지만 생명을 죽이기도 하는 성질이 있다.
나아가서, 인간이 자외선을 쪼이게 되면 인체의 피부내에 침투하여 화학작용을 일으켜 유익한 영양소를 만들어 주기도 하고, 어떤 특정 파장의 자외선의 경우는 과다하게 쬐면 피부암을 일으키거나 눈에 직접 쬐면 실명하기도 한다.
또한, 미생물중 병원균인 디프테리아균, 이질균 등 여러 가지 병균을 죽여 인간이 병에 걸리는 것을 막아 주기도 한다.
자외선은 그 특정 파장대별로 아래 <표1>과 같은 작용을 한다.
<표1>
| 파 장 대 | 빛 의 색 | 사용 역할 및 용도 |
| 283nm | 자외 | 비타민 D2 생성, 골다공증 치료 |
| 297nm | 자외 | 비타민 D3 생성, 골다공증, 골연화증 치료 |
| 300~310nm | 자외 | 비타민 D생성, 구루병, 골다공증, 피부병 치료 |
| 300~590nm | 태양빛백색 | 구루병예방, 골다골증 치료, 생장촉진 |
| 330~368nm | 자외 | 살균, 피부병 치료 |
| 350~370nm | 자외 | 살균, 광고등 |
| 480~590nm | 백색광 | 조명등 |
| 420~660nm | 백황색 | 식물 광합성 작용 |
이와 같이 자외선은 인간과 생물에게 많은 영향을 미치고 있어 오래전부터 과학자들이 자외선의 이용에 대한 많은 연구를 해왔으나 주로 피부병 치료와, 소독기, 살균용 기기등으로 개발되어 사용되고 있다.
근래에 와서 과학자들이 자외선 파장중 283nm에서 320nm대의 파장을 피부에 조사하면 피부내의 7-탈수소 콜레스테롤을 비타민 D로 전환시켜 칼슘과 인의 흡수를 촉진시킨다는 사실을 발견했다.
그러나, 태양광속에는 상기 파장대외에 많은 파장이 있는 바, 단파에 속하는 280nm 이하에는 살균력은 강하나 피부암 발생 등 인체에 유해한 파장도 있고, 340~380nm의 파장대는 마른버짐 등의 피부병을 치료할 수 있으나 검은 반점이 남는 색소 침착성도 있으며, 400~490nm의 파장대는 신생아의 황달치료에 효과가 있다.
그동안 상기와 같은 자외선을 이용하는 여러 가지 치료기와 살균기, 소독기등이 제작사용되어 왔으나 골다공증 치료나 골연화증 치료수단으로는 제작된 것이 없으며, 이는 아래와 같은 이유에 의한 것으로 추측된다.
인체가 뼈를 생성시키고 강화하는데 필요로 하는 칼슘의 섭취는 3가지 메카니즘에 의해 달성되는데, 첫째는 적당량의 태양광을 쬐는 것이고, 둘째는 적당량의 운동을 하는 것이며, 마지막은 칼슘성분이 들어 있는 음식물을 많이 먹는 것이다.
근래에 이르기까지는 칼슘부족에 따른 골다공증 및 골연화증이 크게 부각되지 않았으나, 현대인들은 실내생활이 많아지고 운동량도 적을 뿐 아니라 대기 오염에 의해 지상에 도달하는 태양광의 자외선 양도 적어져 칼슘부족증 환자가 급증하게 되었는 바, 이를 위한 치료를 주로 칼슘제제등 약물치료에 의존하는 연구에 치중하였기 때문이다.
자외선에 의한 치료가 일부 시도되기도 했지만 피부암 발생, 착색등 부작용에 대한 우려가 있었고, 또한 최근에 와서야 초음파 및 X-ray를 이용한 골다공증 진단기가 개발되어 환자본인이 칼슘부족에 대한 인식을 심각하게 생각하게 되었다.
따라서, 본 발명은 이러한 배경에서 연구된 것으로, 그 목적은 할로겐인산칼슘계 화합물과 붕소산스트론듐계 화합물을 일정 비율로 배합하여 만든 형광물질이 280nm에서 310nm의 파장대의 자외선을 70~80% 발생시키는 것을 이용하고, 또한 유해파장이 많은 280nm이하 파장대의 자외선은 투과를 제한하는 유리로 만든 특수형광등을 이용하는 의료기기로서, 이 기기로 위 파장대범위의 자외선을 예컨대 하루에 10~30분간, 10일 내지 20일간 인체에 조사하면 인체내의 혈액중 비타민 D3가 현저히 증가하여 골다공증 및 골연화증 치료와 예방을 하는 효과와, 인의 섭취량을 증가시켜 인체의 신진대사 활동을 원활하게 하는 효과 및 다량의 음이온의 조사에 의해 감기예방, 건강증진에 효과가 있는, 특수파장대의 자외선을 이용한 인체치료용 의료기를 제공하고자 하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술내용에 대하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 의료기기는 골다공증, 골연화증과 같은 인체 병증의 치료 및 예방에 탁월한 효과가 있는 283nm~310nm의 파장대 범위의 자외선을 생성하여 이를 인체에 적합하게 조사시킬 수 있도록 하려는 데에 그 기본적인 기술사상이 있다.
이를 달성하기 위해 본 발명은 첫째로, 자외선중 283nm에서 310nm 파장대의 자외선을 70% ~ 80% 이상 발광하는 할로겐인산칼슘계 화합물과 붕소산스트론듐계 화합물을 일정 비율로 배합하고 1,000도 내지 1,300도로 가열, 소성한 후 200 내지 300메쉬 이하의 분말로 조성한 형광물질을 마련하고,
둘째로, 규산질 유리의 조성에 K2O, Pb0, Zn0등의 금속산물을 배합, 용융하여 280nm이하 파장대의 자외선을 거의 90%이상 투과 제한하도록 만들어진 형광등용 유리를 마련한다.
셋째로, 상기와 같이 만들어진 형광등 유리에 상기 형광물질의 분말을 도포하여 기존의 형광등 제조공법과 같이 형광등을 제조하고, 이 제조된 형광등을 침상형, 또는 의자형으로 만들어진 의료기기 본체에 적합하게 배치하여 골다공증 및 골연화증의 치료 및 예방 효과가 있는 본 발명의 의료기기를 완성한다.
도1, 도2는 이와 같이 하여 만들어진 본 발명 의료기기의 구성례를 보여준다.
나아가서, 본 발명에 따른 의료기기를 구성하기 위한 형광물질의 조성비 및 제조 방법을 더욱 구체적으로 살펴 보면 다음과 같다.
할로겐인산칼슘계 형광분말 조성물의 배합비
CaHPO4 : 1000~1200g
CaCO3 : 248~350g
CaF2 : 80~90g
CaCl2 : 10~25g
MnCO3 : 14~30g
Sb2O3 : 20~37g
붕소산스트론듐계 형광분말 조성물의 배합비
SrCO3 : 100~150g
MgO : 1~5g
SrCl2·6H2O : 20~30g
H3BO3 : 700~800g
PbO : 20~30g
상기 배합비의 물질을 충분히 혼합한 후 섭씨 1000도 내지 1300도에서 소성한 후 냉각시켜 분쇄하고 200~300 Mesh의 입도로 분말화하여 전자와 후자와의 혼합물질을 만드는데 그 비는 85~95 : 15~5로 한다. 이렇게 조성된 형광물질의 발광 스펙트럼은 도3과 같다.
상기와 같이 하여 만들어진 형광물질은 자외선 파장중 인체에 유해하지 않고 비타민 D3를 현저히 증가시키는 파장대인 283nm~310nm 파장대의 자외선을 70~80%이상 집중적으로 발광시킬 수 있는 것으로 나타났다.
피부가 약한 소아의 구루병 치료용의 경우 할로겐인산칼슘계 화합물의 비를 높이고, 성인의 골다공증 치료용의 경우는 붕소산스트론듐계 화합물의 비를 높인다. 상기 파장의 스펙트럼과 조성물과의 상관관계는 경험적이다.
한편, 본 발명의 의료기기에 있어 형광등 유리의 조성비 및 제조방법은 다음과 같다.
형광등 유리 조성물의 배합비
SiO2 : 69.0~72.4wt%
PbO : 2.0~5.0wt%
K2O : 11.0~15.0wt%
B2O3 : 0.1~0.5wt%
CaO : 4.0~8.0wt%
ZnO : 2.0~5.0wt%
Na2O : 8.0~11.0wt%
As2O3 : 0.5~1.0wt%
상기 유리 조성물은 규산질 유리로서, 통상의 형광등 유리 제조공법과 같이 용융, 압출, 인발하여 직경 10mm내지 직경 60mm의 직관을 제조한다.
상기의 유리관은 도4와 같이 280nm 이하의 단파장의 투과를 제한한다.
상기와 같이 하여 만들어진 형광등 유리관의 내부에 전술한 형광물질을 도포하고 통상의 형광등 제조공정과 같이 전극삽입, 감압, 밀봉 등의 절차를 거쳐 목적하는 바의 형광등을 완성한다.
도5는 이렇게 만들어진 형광등(50)의 구성을 보여 주는데, 여기에서 부호 30은 상기 조성의 유리로 만들어진 형광등 유리관을, 40은 상기 조성의 형광물질로 유리관(30)내에 도포된 형광물질층을 나타낸다.
이렇게 만들어진 형광등(50)을 적절히 배치하여 구성되는 본 발명의 의료기기는 그용도 및 설치장소에 따라 여러 가지 형태로 구성될 수 있겠으나, 예를 들어 설명하자면 대형 병원 등에서 사용하는 치료기의 경우는 도1의 예와 같이 침상형으로, 좁은 공간에 설치사용하는 가정용 또는 예방용의 경우는 도2의 예와 같은 의자형으로 구성될 수 있다.
도1과 같은 침상형의 경우 본체(10)에 마련되는 덮개(20)형태의 구조물 내부에 상기와 같이 제조한 특수 형광등(50)을 6~12개 길이방향으로 장착하고 리모콘 또는 침상에 부착된 조절기에 의해 상기 형광등을 작동시킬 수 있도록 한다.
환자가 본체(10)의 침상에 누우면 자동으로 덮개(20)가 덮히고, 이때 환자는 가운을 벗고 온몸에 자외선을 쬐게 되다.
도2와 같은 의자형의 경우는 본체(10’)에 도시된 예와 같이 덮개(20’)와 형광등(50)을 설치하고, 환자가 의자(60)에 앉아 덮개(20’)에 설치된 형광등(50)으로부터 자외선을 쬘 수 있게 한다.
치료는 바람직하게는 하루 한번 시술하고 각 시술시마다 치료시간은 10분 내지 30분 이내로 한다. 효과가 발생하는 치료기간은 평균적으로 10일 내지 20일 정도인 것으로 나타났으며, 환자의 상태에 따라서는 30일 내지 40일까지 치료할 수 있다.
이렇게 사용되는 본 발명의 의료기기는 비단 앞에서 설명한 골다공증, 골연화증 등의 치료 이외에도 자외선 조사에 의해 음습한 부위의 피부 습진이나 버짐 등에도 치료 효과가 높다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 의료기기는 특수 파장대(283nm~330nm)의 자외선을 집중 발광하고, 280nm 이하 단파장의 자외선은 투과를 제한하여 가급적 인체에 유해한 자외선 통과를 억제시키도록 구성된 형광등을 이용하여 상기 파장대의 자외선을 인체의 피부에 조사하면 피하층의 7-탈수소 콜레스테롤이 자외선의 화학작용에 의해 비타민 D3로 전환되고, 이로써 골다공증이나 골연화증과 같은 인체 병증을 치료 및 예방하는데 탁월한 효과가 있다.
본 발명의 의료기기로 하루 10분 내지 20분씩, 10일 내지 20일간 자외선조사의 시술을 행할 경우 아래와 같은 치료 및 예방 효과가 얻어지는 것으로 나타났다.
첫째, 시술하기전 혈액 검사한 비타민 D3보다 치료후 혈액중의 비타민 D3가 약 20%에서 40%까지 현저히 증가한다.
둘째, 치료후 한달 내지 두달 뒤에 골밀도(BMD) 측정에서도 현저한 증가가나타나 골다공증, 골연화증의 치료 및 예방 효과가 있다.
셋째, 비타민 D3의 증가에 의해 인체에 인(P)의 흡수가 크게 촉진되며 이에 따라 신진대사도 원활하게 되어 건강을 증진시킨다.
넷째, 상기 특수 형광등의 형광물질로부터 자외선 외에 다량의 음이온도 발생되어 치료 환자에게 상쾌한 기분을 유지시켜 주어 컨디션이 향상된다.
도1은 본 발명의 한 가능한 구성례에 따른 의료기기의 사시도,
도2는 본 발명의 다른 가능한 구성례에 따른 의료기기의 사시도,
도3은 본 발명에 이용되는 형광물질의 발광 스펙트럽,
도4는 본 발명에 이용되는 형광등 유리관의 280nm이하 파장대의 자외선 투과제한 상태도.
* 도면중 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10,10’ : 의료기기 본체 20,20’ : 형광등이 배치되는 덮개
30 : 형광등 유리관 40 : 형광물질층
50 : 형광등
Claims (3)
- 규산질 유리의 조성에 K2O, PbO, ZnO등의 금속산화물을 배합 용융하여 280nm이하 파장대의 자외선의 투과를 제한하도록 만들어진 유리로 형광등용 유리관을 구성하고, 자외선중 283nm~310nm 파장대의 자외선을 발광하는 할로겐인산칼슘계 화합물과 붕소산스트론듐계 화합물을 일정 비율로 배합하고 1,000~1,300℃의 온도로 가열, 소성한 후 200~300 메쉬의 입도로 분말화하여 만든 형광물질을 상기 유리관의 내부에 도포하여 완성된 형광등을 설치구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 특수파장대의 자외선을 이용한 인체치료용 의료기기.
- 제1항에 있어서, 상기 형광물질은 1000~1200g의 CaHPO4, 248~350g의 CaCO3, 80~90g의 CaF2, 10~25g의 CaCl2, 14~30g의 MnCO3, 20~37g의 Sb2O3를 포함하는 할로겐인산칼슘계 형광분말과, 100~150g의 SrCO3, 1~5g의 MgO, 20~30g의 SrCl2·6H2 O, 700~800g의 H3BO3, 20~30g의 PbO를 포함하는 붕소산스트론듐계 형광분말을 85~95:15~5의 비율로 혼합 조성된 것을 특징으로 하는 특수파장대의 자외선을 이용한 인체치료용 의료기기.
- 제1항에 있어서, 상기 형광등 유리는 69.0~72.4wt%의 SiO2, 2.0~5.0wt%의 PbO, 11.0~15.0wt%의 K2O, 0.1~0.5wt%의 B2O3, 4.0~8.0wt%의 CaO, 2.0~5.0wt%의 ZnO, 8.0~11.0wt%의 Na2O, 0.5~1.0wt%의 As2O3를 포함하는 조성물로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 특수파장대의 자외선을 이용한 인체치료용 의료기기.
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