KR101088490B1

KR101088490B1 - 광섬유에 금속을 전기 도금한 침습형 침 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101088490B1
Application number: KR1020090058056A
Authority: KR
Inventors: 정성호; 오광환; 이석희; 김성훈; 권상진; 나창수
Original assignee: 광주과학기술원
Priority date: 2009-06-29
Filing date: 2009-06-29
Publication date: 2011-11-30
Also published as: KR20110000786A

Abstract

광섬유에 금속을 전기 도금한 침습형 침 및 그 제조 방법이 개시된다. 침습형 침은, 일단이 고분자 코팅이 제거되고 일단의 전체 또는 일부가 테이퍼 형상인 광섬유와, 광섬유의 외부 표면에 증착되고 전기 전도성을 갖는 제1 층과, 제1 층의 외부 표면에 증착되는 금속 코팅층 및 광섬유의 상기 일단에서 빛이 방출되도록 금속 코팅층으로부터 광섬유의 코어까지 형성된 홈을 포함한다. 따라서 금속 코팅된 광섬유 탐침을 이용한 침습 형태의 광섬유 침을 제공함으로써 금속 침에 대응되는 침지 효과를 가질 수 있을 뿐만 아니라 경혈에 그대로 전달되기 때문에 낮은 출력의 반도체 레이저를 광원으로 이용하더라도 레이저 광선치료를 극대화 할 수 있다.

광섬유, 금속, 전기 도금, 침습형, 침

Description

광섬유에 금속을 전기 도금한 침습형 침 및 그 제조 방법{METAL ELECTROFORMING OPTICAL FIBER NEEDLE FOR AN INVASIVE LASER THERAPEUTIC SYSTEM AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 침 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 침습형 침 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

최근 한방 의학에서 응용되고 있는 광선 치료 요법은 광(光) 기반의 기기 또는 장비들을 이용하여 경락(經絡)을 자극하고 기(氣)와 혈(血)의 흐름을 원활하게 하여 질병을 치료하는 요법으로서 자연적 또는 인공적인 광선을 사용하고 있다. 상기 광선 치료 요법에는 주로 자외선, 가시광선, 적외선 및 레이저 등이 이용되고 있으며 이러한 광선들이 환부에 조사되어 경혈을 자극하면 전체적으로 경락이 조정되어 치료가 되는 것으로 알려져 있다.

도 1은 종래 레이저 침(Laser Needle)의 사용 예를 나타내는 예시도이다. 도 1에 나타난 레이저 침은 광섬유 끝의 빛이 조사되는 부분을 피부에 부착해서, 레이저 광선을 피부에 직접 조사하는 비침습형 방식이다. 레이저 침 치료는 전통적인 금속 침과 달리 경혈에 대한 자극의 강도를 레이저 출력으로 조절이 가능하다.

레이저를 이용한 치료는 광선 치료 요법의 하나로 고출력 레이저와 저출력 레이저로 구분된다. 고출력 레이저는 세포를 수 초 내에 파괴하여 증발시키며 수술 시 출혈이나 부종 또는 주위 조직의 손상 없이 병변을 제거할 수 있는 장점을 가지기 때문에 수술과 같은 외과 분야 등에서 광범위하게 응용되고 있다. 이와 대조적으로 저출력 레이저는 생물의 광합성 작용을 유도하여 생물을 성장하게 하고 생명의 원천이 될 수 있는 에너지를 제공하는 광선요법으로 유용하게 이용되고 있다.

한방 의학에서 기존의 각종 질병 치료를 위한 저출력 레이저 침 치료에 이용되고 있는 레이저는 633 nm 파장의 He-Ne 레이저가 대부분이었으나 최근 들어 반도체 산업의 급진적인 성장과 함께 다양한 파장 영역에서 발진이 가능한 반도체 레이저(Semiconductor Laser, Laser Diode)가 개발됨에 따라 임상 치료에 활용될 수 있는 레이저 파장이 점점 확대되었다.

초창기에 개발된 레이저 침의 경우, 레이저로부터 발진된 빔은 직접적으로 환부에 조사되거나 또는 집광 렌즈를 이용하여 광을 집속한 후 조사하는 방식으로 시술을 하였다. 그러나 최근 들어 광 전송을 위한 광섬유(Optical Fiber)를 이용한 장치들이 많이 개발되고 있는데 레이저 빔을 광섬유에 집속한 뒤 환부까지 광 손실 없이 그대로 가져와서 시술하는 방식을 취하고 있다.

도 2는 종래의 비침습형 레이저 침의 외형을 나타내는 예시도이다. 이러한 구조의 장점은 레이저 빔이 광섬유 내부로 전달되어 오기 때문에 피시술자가 레이저 침 치료기와 근접하여 있지 않아도 되며 레이저 빔을 피시술자의 환부에 자유스럽게 조사할 수 있다는 점이다.

현재까지 개발된 종래의 레이저 침 치료기는 레이저 빔이 피부 표면에 직접 조사되어 레이저 빔이 경혈에까지 침투되는 비침습형이 대부분으로서 통증과 출혈이 없으며 물리적인 금속 침을 배제한 기구이므로 다른 질병의 감염 우려까지 해결할 수 있어서 환자에게 편안함과 안락함을 동시에 제공하는 큰 장점을 가지고 있다. 다만, 조사된 레이저 빔이 피부 표면에서의 반사와 산란 등의 손실에 의해 경혈에 효율적으로 도달되지 못하여 침의 효능을 제대로 발휘하지 못하는 경우가 많다.

조사되는 레이저 빔 세기와 피부에 침투되는 레이저 빔 세기의 상관관계는 아래의 수학식1과 같이 정의될 수 있다.

I = I_o * (1 - ρ) * exp(-α * L)

여기서 I는 피부에 침투되는 레이저 빔의 세기, I_o는 조사되는 레이저 빔의 세기, ρ는 피부 표면에서의 반사율, α는 레이저 빔의 흡수율, L은 침투 깊이이다.

일반적으로 레이저 침 치료를 위한 레이저의 출력은 5 mW 이상이며 사람의 신체의 경우, ρ = 0.42, α = 0.3 mm^-1 정도이다. 또한 금속 침의 경우, 침지의 깊이는 피부 표면에서 평균 20 mm 이상이므로 650 nm 파장의 레이저를 기준으로 고려할 때 조사되는 레이저 출력은 수 W가 되어야 한다. 그러나 인체의 피부는 약 0.5 W 이상이 조사되었을 때 손상을 입기 때문에 낮은 레이저 출력을 이용할 수 밖에 없는 비침습형 레이저침은 높은 치료 효과를 기대하기 어렵다.

따라서 본 발명의 제1 목적은 종래의 금속 침을 대체할 수 있으며 비침습형 레이저침의 낮은 치료 효과를 개선할 수 있는 광섬유에 금속을 전기 도금한 침습형 침을 제공하는 것이다.

그리고 본 발명의 제2 목적은 상기와 같은 광섬유에 금속을 전기 도금한 침습형 침을 제조하는 제조 방법을 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 제1 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유에 금속을 전기 도금한 침습형 침은, 일단이 고분자 코팅이 제거되고 상기 일단의 전체 또는 일부가 테이퍼 형상인 광섬유와, 상기 광섬유의 외부 표면에 증착되고 전기 전도성을 갖는 제1 층과, 상기 제1 층의 외부 표면에 증착되는 금속 코팅층 및 상기 광섬유의 상기 일단에서 빛이 방출되도록 상기 금속 코팅층으로부터 상기 광섬유의 코어까지 형성된 홈을 포함한다.

상기 제1 층은 티타늄, 크롬 및 니켈 중 적어도 하나의 성분을 포함할 수 있다.

상기 금속 코팅층은 백금, 금, 은, 알루미늄, 스테인리스 강 및 니켈 중 적어도 하나의 성분을 포함할 수 있다.

상기 홈은 상기 광섬유의 길이 방향에 대한 가로 방향으로 상기 일단에서 빛이 산란되어 방출되도록 상기 금속 코팅층으로부터 상기 광섬유의 코어까지 형성될 수 있다.

상기 홈은 인체에 무해하고 광학적으로 투명한 물질로 채워질 수 있다.

상기 침습형 침은 상기 금속 코팅층의 외부 표면에 증착되고 인체에 무해한 제2 층을 더 포함하되, 상기 홈은 상기 광섬유의 상기 일단에서 빛이 방출되도록 상기 제2 층으로부터 상기 광섬유의 코어까지 형성될 수 있다.

상기 제2 층은 티타늄 및 금 중 적어도 하나의 성분을 포함할 수 있다.

상술한 본 발명의 제2 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 침습형 침의 제조 방법은, 광섬유의 일단의 고분자 코팅을 제거하는 고분자 코팅 제거 단계와, 상기 광섬유의 상기 일단의 전부 또는 일부를 테이퍼 형상으로 형성하는 테이퍼 형성 단계와, 상기 광섬유의 외부 표면에 금속막을 증착하는 금속 스퍼터링(Sputtering) 단계와, 상기 금속막 위에 금속 코팅층을 증착하는 금속 전기 도금 단계 및 상기 광섬유의 상기 일단에서 빛이 방출되도록 상기 금속 코팅층으로부터 상기 광섬유의 코어까지 홈을 형성하는 홈 형성 단계를 포함한다.

상기 고분자 코팅 제거 단계는, 상기 고분자 코팅을 아세톤 및 광섬유 전용 스트리퍼 중 적어도 하나를 이용하여 제거할 수 있다.

상기 테이퍼 형성 단계는, 상기 광섬유의 상기 일단의 전부 또는 일부를 풀링함으로써 테이퍼 형상으로 형성할 수 있다.

상기 금속 스퍼터링 단계는, 상기 광섬유의 외부 표면에 티타늄, 크롬 및 니켈 중 적어도 하나의 성분을 포함하는 상기 금속막을 증착할 수 있다.

상기 금속 전기 도금 단계는, 상기 금속막 위에 백금, 금, 은, 알루미늄, 스 테인리스 강 및 니켈 중 적어도 하나의 성분을 포함하는 상기 금속 코팅층을 증착할 수 있다.

상기 홈 형성 단계는, 상기 광섬유의 길이 방향에 대한 가로 방향으로 상기 일단에서 빛이 산란되어 방출되도록 상기 금속 코팅층으로부터 상기 광섬유의 코어까지 홈을 형성할 수 있다.

상기 홈 형성 단계는, 상기 광섬유의 상기 일단에서 빛이 방출되도록 극초단 광펄스 레이저 가공 기법을 이용하여 상기 금속 코팅층으로부터 상기 광섬유의 코어까지 홈을 형성할 수 있다.

상기 침습형 침의 제조 방법은, 상기 홈을 인체에 무해하고 광학적으로 투명한 물질로 채우는 홈 충전 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 침습형 침의 제조 방법은, 상기 금속 코팅층의 외부 표면에 인체에 무해한 피막을 증착하는 피막 형성 단계를 더 포함하되, 상기 홈 형성 단계는, 상기 광섬유의 상기 일단에서 빛이 방출되도록 상기 피막으로부터 상기 광섬유의 코어까지 홈을 형성할 수 있다.

상기 피막 형성 단계는 상기 금속 코팅층의 외부 표면에 티타늄 및 금 중 적어도 하나의 성분을 포함하는 피막을 증착할 수 있다.

상기와 같은 광섬유에 금속을 전기 도금한 침습형 침 및 그 제조 방법에 따르면, 금속 코팅된 광섬유 탐침을 이용한 침습 형태의 광섬유 침을 제공함으로써 금속 침에 대응되는 침지 효과를 가질 수 있을 뿐만 아니라 경혈에 그대로 전달되 기 때문에 낮은 출력의 반도체 레이저를 광원으로 이용하더라도 레이저 광선치료를 극대화 할 수 있다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접 속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

종래의 레이저 침 치료기는 대부분 비침습형 방식으로 집속된 레이저 빔을 피부 또는 환부에 그대로 조사하는 방식을 취하고 있다. 그러나 피부 표면에서 레이저 빔이 반사 또는 산란되므로 레이저 에너지를 경혈에 효과적으로 전달하기 어렵다. 이를 보완하기 위하여 혈관용 주사기 내에 광섬유를 삽입하고 고정하여 침지한 후 레이저 빔을 조사하는 방법을 고려할 수 있으나 광섬유의 취성(脆性, Brittleness)의 한계로 인하여 광섬유 끝단의 오염 또는 부러짐 등의 문제가 발생한다. 특히, 침 시술 중 혹은 침 시술 후 광섬유 끝단이 손상될 경우, 조사되는 레이저 빔에 왜곡이 발생하여 출력이 현저히 감소될 뿐만 아니라 광섬유의 작은 유리 조각이 체내에 머무를 수 있기 때문에 인체에 상당한 위험을 초래할 수 있다.

종래의 레이저 침 치료기와 비교해 볼 때, 본 발명의 침습형 침은 취성에 강할 뿐만 아니라 효율적인 광 전송이 가능한 금속 코팅된 광섬유 침으로서, 레이저 빔이 직접 환부 또는 경혈에 전송될 수 있어서 높은 치료 효과를 나타내고, 따라서 종래의 금속 침을 대체할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 침습형 침의 구조를 나타내는 예시도이다.

도 3을 참조하면, 광섬유로 이루어진 침습형 침(100, 이하 광섬유 침)은 그 일부 또는 전부가 금속 코팅(110)되는데, 광섬유 침(100)은 한방 의학 등에서 통상적으로 사용되는 금속 침과 동일하거나 유사한 약 300 μm의 직경을 갖는다. 광섬유 침(100)은 레이저 침 치료기 등과 연결되고, 레이저 빔 등이 광섬유 침(100)의 광섬유를 통해서 경혈에 직접 조사될 수 있다.

광섬유 침(100)의 끝 부분(120)에서 빛 또는 레이저 빔이 산란되어 나오는데, 특히 광섬유 침(100)의 측면 방향, 즉 길이 방향에 대한 가로 방향 방향으로 빛 또는 레이저 빔이 방출되는 것을 볼 수 있다. 산란되어 나온 빛은 목표점인 경혈 또는 혈자리에 균일한 자극을 주며, 침을 돌리는 동작에 의하여 빛이 조사되는 범위를 조절할 수 있다. 빛이 방출될 수 있도록 광섬유 침(100)의 끝 부분에서 제거된 부분은 침 시술 시 피부 및 기타 외부로부터의 차단을 위하여 의료용 접착제 등으로 채워질 수 있다.

상술한 바와 같이 경혈의 크기는 약 300 μm이고, 종래의 금속 침은 이러한 경혈에 정확히 시술되기가 어려우나, 광섬유 침(100)은 침을 돌려서 넓게 조사될 수 있으므로 보다 높은 시술 효과를 보일 수 있다. 특히, 빛 조사 범위를 넓히기 위하여 빛 조사 방향은 광섬유 침(100)의 길이 방향에 대한 가로 방향으로 조사될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 침습형 침의 구조를 나타내는 세부 확대도이다.

도 4를 참조하면, 광섬유 침(100)의 끝 부분(120)에 홈(121)이 존재하고, 이 홈(121)의 내부 광섬유로부터 외부로 빛이 방출된다. 홈(121)의 길이가 길수록 산란되어 조사되는 빛이 많게 되지만 광섬유 침(100)의 기계적 강도를 유지하기 위해 일정 범위 내로 제한될 수 있다. 예를 들어, 홈(121)의 가로 길이가 500 μm로 제한될 수 있고, 코어 직경이 더 큰 광섬유가 사용되는 경우 홈의 깊이가 얇아지므로 홈(121)의 가로 길이도 증가될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 침습형 침의 구조를 나타내는 정면 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 침습형 침을 정면에서 바라본 단면을 나타내는 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 침습형 침은 광섬유(123), 제1 층(125), 금속 코팅층(127) 및 홈(121)을 포함한다.

광섬유(123)는 코어(Core, 123a)와 클래딩(Cladding, 123b)을 포함하고, 코어(123a)를 클래딩(123b)이 균일하게 감싼 형태이다. 코어(123a)는 굴절율이 큰 물질로 이뤄지며, 클래딩(123b)은 굴절율이 작은 물질로 이뤄진다. 광섬유(123)는 코어(123a)와 클래딩(123b)의 반사부에서 일어나는 전반사를 사용하는 방식으로 제조되거나, 중심부에서 벗어나는 빛이 서서히 중심으로 휘어지도록 굴절되어 거시적으로 전반사가 일어난 것처럼 보이도록 제조될 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 침습형 침에서 광섬유의 구조를 나타내는 사시도이다.

도 6을 참조하면, 상술한 바와 같이 광섬유(123)는 코어(123a) 및 클래딩(123b)을 포함한다. 특히, 광섬유(123)는 다중모드 광섬유일 수 있는데, 이 경우 코어(123a)의 직경(a)은 약 50 μm, 코어(123a)를 포함하는 클래딩(123b)의 직경(b)은 약 125 μm 일 수 있다.

광섬유(123)는 그 일단, 즉 한쪽 끝이 고분자 코팅이 제거되고 상기 일단의 전체 또는 일부가 테이퍼(Taper) 형상을 갖는다. 광섬유(123)는 침습형 시술에 사 용될 수 있을 정도의 날카로움을 가지기 위하여 그 한쪽 끝 부분이 바늘 모양의, 즉 테이퍼 형상을 가질 수 있다. 광섬유(123)에서 테이퍼 형상 부분의 길이(c)는 약 1 mm 일 수 있다.

광섬유(123)를 외부 충격 또는 외력으로부터 보호하기 위해 통상적으로 클래딩(123b) 외부에 고분자 코팅이 존재하는데, 본 발명에 있어서 종래의 금속 침과 유사한 길이를 갖는 광섬유 침을 제작하기 위하여 상기 코분자 코팅은 아세톤, 광섬유 전용 스트리퍼 등을 이용하여 제거된다. 이때 상기 고분자 코팅이 제거된 광섬유(123)는 외부 충격 또는 외력에 약하므로, 광섬유의 외부 강도, 특히 광섬유의 지름 방향의 외부 강도를 금속 침에 근접하는 수준으로 높이기 위하여 후술하는 바와 같이 광섬유(123) 외부에 금속 코팅층(127)이 입혀질 수 있다.

다시 도 5를 참조하면, 제1 층(125)은 전기 전도성을 갖는 금속막으로서, 광섬유(123)의 외부 표면의 전부 또는 일부, 즉 클래딩(123b) 외부의 전부 또는 일부에 증착된다. 광섬유(123)는 외부 표면에 전기 전도성이 없기 때문에, 후술할 금속 전기 도금 기법을 이용하여 광섬유(123)의 외부에 금속 코팅층(127)을 형성하기 위해서 먼저 전기 전도성을 갖는 얇은 금속막을 광섬유(123)의 외부 표면에 증착시킬 수 있다. 다시 말해서, 제1 층(125)은 금속 전기 도금에 필요한 전기 전도성을 광섬유(123)에 부여한다.

제1 층(125)은 전기 전도성을 갖는 물질로서, 금속 전기 도금 기법을 이용하여 그 위에 금속 코팅이 될 수 있는 모든 종류의 물질을 그 성분으로 할 수 있다. 특히, 제1 층(125)은 티타늄, 크롬 및 니켈 중 적어도 하나의 성분을 포함할 수 있 다. 예를 들어, 제1 층(125)은 약 200 nm의 두께를 갖는 티타늄 금속막일 수 있다.

금속 코팅층(127)은 제1 층(125)의 외부 표면에 증착된다. 금속 코팅층(127)은 백금, 금, 은, 알루미늄, 스테인리스 강 및 니켈 중 적어도 하나의 성분을 포함할 수 있다. 금속 코팅층(127)에 의하여 광섬유 침(100)은 근접하는 수준의 강도를 얻게 된다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 침습형 침에서 금속 코팅된 광섬유의 강도 실험 결과를 나타내는 그래프이다. 강도 실험에 사용된 것은 클래딩(123b) 외부에 니켈 전기 도금으로 코팅층이 증착된 약 300 μm 직경의 광섬유 침(100)으로서, 금속 침의 경우 일반적으로 약 300 μm 내지 500 μm의 직경을 가진다.

도 7을 참조하면, 약 300 μm 직경의 광섬유 침(100)은 대략 30N의 하중에 의해 파괴가 되므로, 이는 일반적인 광섬유가 1.2N의 하중에 의하여 파괴되는 것에 비하여 약 30배의 강도를 나타내는 것이다. 이와 같은 광섬유 침(100)의 강도는 220 μm 직경의 금속 침이 파괴되는 하중인 약 50N에 비하여는 낮지만, 금속 침에 근접하는 강도로서 침습형 시술에 사용되기 충분한 수준이다.

다시 도 5를 참조하면, 광섬유 침(100)은 금속 코팅층(127)의 외부 표면에 증착되고 인체에 무해한 제2 층(129)을 더 포함할 수 있다.

금속 코팅층(127)의 성분으로 인체에 불리한 영향을 줄 수 있는 물질이 사용되는 경우, 금속 코칭층(127)과 인체의 직접 접촉을 막기 위하여 인체에 무해한 성분을 포함하는 제2 층(129)이 금속 코팅층(127)의 외부에 증착될 수 있다.

예를 들어, 인체에 알레르기(앨러지, Allergy) 반응을 일으킬 수 있는 것으로 알려진 니켈 성분을 포함하는 금속 코팅층(127)의 경우에는 인체 안전성 내지 피부 안정성을 위하여 제2 층(129)이 필요할 수 있다. 이에 반하여, 금속 코팅층(127)의 재료로서 티타늄 등 인체 무해한 물질이 사용되는 경우에는 별도의 피막층, 즉 제2 층(129)이 반드시 필요치는 않는다. 예를 들어, 제2 층(129)은 약 200 nm의 두께를 갖는 티타늄 금속막일 수 있다.

홈(121)은 광섬유(123)의 상기 일단, 구체적으로 코어(123a)에서 빛이 방출되도록 금속 코팅층(127) 또는 제2 층(129)으로부터 광섬유(123)의 코어(123a)까지 형성된다.

특히, 홈(121)은 광섬유(123) 또는 광섬유 침(100)의 길이 방향에 대한 가로 방향으로 빛이 산란되어 방출되도록 형성될 수 있다. 여기서 길이 방향에 대한 가로 방향이라 함은 반드시 길이 방향을 기준으로 정확히 90도 각도 또는 270도 각도를 이루는 것만을 의미하는 것이 아니라, 일정 범위의 각도를 포함하는 길이 방향의 위 방향 또는 아래 방향까지 포함하여 의미한다. 이와 같이 형성된 홈(121)을 통해서 침습형 침의 맨 끝이 아닌 끝 부분의 측면에서 빛 또는 레이저 빔이 약 90도로 산란되어 옆으로 방출된다.

홈(121)은 광섬유(123) 또는 광섬유 침(100)의 길이 방향으로 더 길게 형성됨으로써 보다 많은 빛의 산란이 발생될 수 있다. 상술한 바와 같이 빛의 산란이 많을수록 넒은 범위의 빛 조사 내지 레이저 빔 조사가 이루어지므로 경혈에의 조사 정확성 및 치료효과가 향상될 수 있다. 또한 홈(121)이 광섬유(123) 또는 광섬유 침(100)의 길이 방향으로 더 길게 형성되는 경우 침 시술 시 경혈에 대한 빛 조사를 위한 깊이 조절을 용이하게 할 수 있다.

예를 들어, 침습형 침으로 사용될 수 있을 정도의 강성을 유지하면서 빛의 산란을 보다 많이 유도하기 위하여 홈(121)은 가로(길이 방향) 500 μm, 세로(길이 방향에 대한 가로 방향) 100 μm, 깊이 150 μm 내지 200 μm의 직육면체 형상으로 형성될 수 있다.

홈(121)은 인체에 무해하고 광학적으로 투명한 물질로 채워질 수 있다. 예를 들어, 홈(121)은 인체에 무해하고 광학적으로 투명한 고분자 접착제, 특히 Polydimethylsiloxane(PDMS), Polypropyleneglycol(PPG), Polymethylmethacrylate(PMMA), Polycarbonate(PC), Polyacrylate 및 Parylene 중 어느 하나의 성분을 포함하는 고분자 접착제로 채워질 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 침습형 침의 구조를 나타내는 평면 단면도이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 침습형 침을 정면에서 바라본 단면을 나타내는 것으로서 본 발명의 일 실시예에 따른 침습형 침의 구조에 대한 상세한 사항은 도 5를 참조하여 설명한 바와 동일하게 파악될 수 있으므로 이하 설명은 생략한다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 침습형 침의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 침습형 침의 제조 방법은 고분자 코팅 제거 단 계(S210), 테이퍼 형상 형성 단계(S220), 금속 스퍼터링(Sputtering) 단계(S230), 금속 전기 도금 단계(S240) 및 홈 형성 단계(S260)을 포함하고, 추가적으로 피막 형성 단계(S250) 및 홈 충전 단계(S270) 중 적어도 하나의 단계를 더 포함할 수 있다.

도 9를 참조하면, 먼저 광섬유의 일단의 고분자 코팅을 제거한다(S210). 이 경우 상기 고분자 코팅을 아세톤 및 광섬유 전용 스트리퍼 중 적어도 하나를 이용하여 제거할 수 있다.

다음으로 광섬유의 상기 일단의 전부 또는 일부를 테이퍼 형상으로 형성한다(S220). 이 경우 풀러(Puller) 등을 이용하여 광섬유의 상기 일단의 전부 또는 일부를 풀링(Pulling)함으로써 광섬유의 상기 일단의 전부 또는 일부를 테이퍼 형상으로 형성할 수 있다.

다음으로 광섬유의 외부 표면의 전부 또는 일부에 금속막을 증착하는데(S230), 특히 광섬유에 전기 전도성을 부여하는 얇은 금속막을 형성하기 위하여 금속 스퍼터링(Sputtering) 기법이 이용될 수 있다. 이 경우 상기 금속막은 티타늄, 크롬 및 니켈 중 적어도 하나의 성분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광섬유를 스퍼터링 장비 안에 10분 정도 두어 약 200 nm의 티타늄 금속막을 증착시킬 수 있다.

다음으로 상기 금속막 위에 금속 코팅층을 증착하는데(S240), 특히 반도체 공정 등에서 활용되는 금속 전기 도금 기법이 이용될 수 있다. 금속 전기 도금 기법은 다른 기법에 비하여 광섬유 등에 쉽게 벗겨지지 않는 금속 코팅층을 필요 두 께 만큼 형성하기에 용이하다.

다음으로 상기 금속 코팅층의 외부 표면에 인체에 무해한 피막을 증착할 수 있다(S250). 이 경우 상기 피막은 티타늄 및 금 중 적어도 하나의 성분을 포함할 수 있다.

다음으로 광섬유의 상기 일단에서 빛이 방출되도록 상기 금속 코팅층 또는 상기 피막으로부터 광섬유의 코어까지 홈을 형성하는데(S260), 특히 극초단 광펄스 레이저(펨토초 레이저) 가공 기법을 이용하여 홈을 형성할 수 있다. 극초단 광펄스 레이저(펨토초 레이저) 가공 기법은 다른 기법에 비하여 금속 재질과 광섬유 재질이 결합된 물체를 용이하게 가공할 수 있다.

홈 형성 단계(S260)에 있어서, 광섬유의 길이 방향에 대한 가로 방향으로 상기 일단에서 빛이 산란되어 방출되도록 상기 금속 코팅층 또는 상기 피막으로부터 상기 광섬유의 코어까지 홈을 형성할 수 있다. 여기서 길이 방향에 대한 가로 방향이라 함은 반드시 길이 방향을 기준으로 정확히 90도 각도 또는 270도 각도를 이루는 것만을 의미하는 것이 아니라, 일정 범위의 각도를 포함하는 길이 방향의 위 방향 또는 아래 방향까지 포함하여 의미한다.

홈 형성 단계(S260)에 있어서, 광섬유의 코어의 직경이 증가할수록 홈의 깊이를 더 얇게 할 수 있으므로 광섬유 침의 강도를 유지하는 범위에서 다양한 홈 모양이 형성될 수 있다.

다음으로 홈을 인체에 무해하고 광학적으로 투명한 물질로 채울 수 있다(S270). 홈을 광학적으로 투명한 물질로 채우는 경우 광 조사 특성이 더 향상될 수 있다.

상기 고분자 코팅 제거 단계(S210), 테이퍼 형상 형성 단계(S220), 금속 스퍼터링(Sputtering) 단계(S230), 금속 전기 도금 단계(S240), 피막 형성 단계(S250), 홈 형성 단계(S260) 및 홈 충전 단계(S270)에 대하여는 본 발명의 일 실시예에 따른 침습형 침에서 도 3 내지 도 8을 참조하여 설명한 바와 유사하게 이해될 수 있으므로 이하 설명을 생략한다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 종래 레이저 침(Laser Needle)의 사용 예를 나타내는 예시도이다.

도 2는 종래의 비침습형 레이저 침의 외형을 나타내는 예시도이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 침습형 침에서 금속 코팅된 광섬유의 강도 실험 결과를 나타내는 그래프이다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 침습형 침의 구조를 나타내는 평면 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 광섬유 침 110 : 광섬유 침의 금속 코팅 부분

120 : 광섬유 침의 끝 부분 121 : 홈

123 : 광섬유 123a : 코어

123b : 클래딩 125 : 제1 층

127 : 금속 코팅층 129 : 제2 층

Claims

일단이 고분자 코팅이 제거되고 상기 일단부터 미리 결정된 길이까지 갈수록 직경이 확장되는 테이퍼 형상 및 전체 길이에서 상기 미리 결정된 길이와 차만큼의 비테이퍼 형상을 갖는 광섬유;

상기 광섬유의 테이퍼 형상 및 비테이퍼 형상의 외부 표면에 증착되고 전기 전도성을 갖는 제1 층;

상기 제1 층의 외부 표면에 증착되는 금속 코팅층; 및

상기 광섬유의 상기 일단에서 빛이 방출되도록 상기 금속 코팅층으로부터 상기 광섬유의 코어까지 형성된 홈을 포함하는 침습형 침.
제1항에 있어서,

상기 제1 층은 티타늄, 크롬 및 니켈 중 적어도 하나의 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 침습형 침.
제1항에 있어서,

상기 금속 코팅층은 백금, 금, 은, 알루미늄, 스테인리스 강 및 니켈 중 적어도 하나의 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 침습형 침.
제1항에 있어서,

상기 홈은 상기 광섬유의 길이 방향에 대한 가로 방향으로 상기 일단에서 빛이 산란되어 방출되도록 상기 금속 코팅층으로부터 상기 광섬유의 코어까지 형성되 는 것을 특징으로 하는 침습형 침.
제1항에 있어서,

상기 홈은 인체에 무해하고 광학적으로 투명한 물질로 채워지는 것을 특징으로 하는 침습형 침.
제1항에 있어서,

상기 침습형 침은 상기 금속 코팅층의 외부 표면에 증착되고 인체에 무해한 제2 층을 더 포함하되,

상기 홈은 상기 광섬유의 상기 일단에서 빛이 방출되도록 상기 제2 층으로부터 상기 광섬유의 코어까지 형성되는 것을 특징으로 하는 침습형 침.
제6항에 있어서,

상기 제2 층은 티타늄 및 금 중 적어도 하나의 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 침습형 침.
광섬유의 일단의 고분자 코팅을 제거하는 고분자 코팅 제거 단계;

상기 일단부터 미리 결정된 길이까지 갈수록 직경이 확장되는 테이퍼 형상을 형성하는 테이퍼 형성 단계;

상기 광섬유의 테이퍼 형상 및 전체 길이에서 상기 미리 결정된 길이와 차만큼의 비테이퍼 형상의 외부 표면에 금속막을 증착하는 금속 스퍼터링(Sputtering) 단계;

상기 금속막 위에 금속 코팅층을 증착하는 금속 전기 도금 단계; 및

상기 광섬유의 상기 일단에서 빛이 방출되도록 상기 금속 코팅층으로부터 상기 광섬유의 코어까지 홈을 형성하는 홈 형성 단계를 포함하는 침습형 침의 제조 방법.
제8항에 있어서,

상기 고분자 코팅 제거 단계는, 상기 고분자 코팅을 아세톤 및 광섬유 전용 스트리퍼 중 적어도 하나를 이용하여 제거하는 것을 특징으로 하는 침습형 침의 제조 방법.
제8항에 있어서,

상기 테이퍼 형성 단계는, 상기 광섬유의 상기 일단의 전부 또는 일부를 풀링함으로써 테이퍼 형상으로 형성하는 것을 특징으로 하는 침습형 침의 제조 방법.
제8항에 있어서,

상기 금속 스퍼터링 단계는, 상기 광섬유의 외부 표면에 티타늄, 크롬 및 니켈 중 적어도 하나의 성분을 포함하는 상기 금속막을 증착하는 것을 특징으로 하는 침습형 침의 제조 방법.
제8항에 있어서,

상기 금속 전기 도금 단계는, 상기 금속막 위에 백금, 금, 은, 알루미늄, 스테인리스 강 및 니켈 중 적어도 하나의 성분을 포함하는 상기 금속 코팅층을 증착하는 것을 특징으로 하는 침습형 침의 제조 방법.
제8항에 있어서,

상기 홈 형성 단계는, 상기 광섬유의 길이 방향에 대한 가로 방향으로 상기 일단에서 빛이 산란되어 방출되도록 상기 금속 코팅층으로부터 상기 광섬유의 코어까지 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 침습형 침의 제조 방법.
제8항에 있어서,

상기 홈 형성 단계는, 상기 광섬유의 상기 일단에서 빛이 방출되도록 극초단 광펄스 레이저 가공 기법을 이용하여 상기 금속 코팅층으로부터 상기 광섬유의 코어까지 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 침습형 침의 제조 방법.
제8항에 있어서,

상기 홈을 인체에 무해하고 광학적으로 투명한 물질로 채우는 홈 충전 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 침습형 침의 제조 방법.
제8항에 있어서,

상기 침습형 침의 제조 방법은, 상기 금속 코팅층의 외부 표면에 인체에 무해한 피막을 증착하는 피막 형성 단계를 더 포함하되,

상기 홈 형성 단계는, 상기 광섬유의 상기 일단에서 빛이 방출되도록 상기 피막으로부터 상기 광섬유의 코어까지 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 침습형 침의 제조 방법.
제16항에 있어서,

상기 피막 형성 단계는 상기 금속 코팅층의 외부 표면에 티타늄 및 금 중 적어도 하나의 성분을 포함하는 피막을 증착하는 것을 특징으로 하는 침습형 침의 제조 방법.