KR102357552B1 - 성장판 자극 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광원부가 적색 계열의 광 및 적외선 계열의 광을 인가하여 즉각적 세포 활성을 도모할 뿐만 아니라 대퇴골 골단 영역(제1영역), 경골 골단 영역(제2영역) 및 무릎 뒤쪽 혈관 영역(제3영역)에 함께 인가하므로 성장에 필요한 최고 효율의 광을 인체 최적 위치에 인가할 수 있다.
이에, 본 발명의 일 측면에 따른 성장판 자극 장치는 대퇴골 골단 영역(제1영역), 경골 골단 영역(제2영역) 및 무릎 뒤쪽 혈관 영역(제3영역) 중 적어도 하나에 600 내지 900nm의 광을 직접 출사하는 광원부를 포함한다.
이에, 본 발명의 일 측면에 따른 성장판 자극 장치는 대퇴골 골단 영역(제1영역), 경골 골단 영역(제2영역) 및 무릎 뒤쪽 혈관 영역(제3영역) 중 적어도 하나에 600 내지 900nm의 광을 직접 출사하는 광원부를 포함한다.
Description
본 발명은 성장판 자극 장치에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 광을 이용한 성장판 자극 장치에 대한 것이다.
광 치료(light therapy)는 다양한 질병 치료를 위해 오래 전부터 이용된 의료기술이다. 피부병 치료를 위해 태양빛을 이용하는 방법은 수천 년 전부터 이집트, 인도 그리고 중국에서 이용되었다.
태양광을 이용한 치료법은 1903년 노벨 의학상 수상자인 Niels Ryberg Finsen에 의해 재조명되었으며, 이후 인공광을 이용한 광선요법(phototherapy)의 태동을 낳게 된다.
최근 피부질환 치료를 위한 광원 중 LED 광원을 이용한 방법이 대두되고 있다. LED 광원은 고출력 레이저(laser)가 국소적인 면적에 집중적으로 치료하는 것과 달리 적절한 광출력으로 넓은 면적의 질환 부위를 효과적으로 치료할 수 있다.
LED 광원은 파장선폭(wavelength bandwidth)이 좁아 특정 파장의 광원을 방출하므로 유해한 자외선(UV)이나 불필요한 가시광선 등이 방출되지 않아 에너지 효율이 높고, 에너지가 낮아 조직이나 눈을 손상시키는 부작용이 적은 장점이 있어 적색광선과 적외선 영역의 LED 광원을 이용한 치료를 인간에게 사용할 수 있도록 미국 FDA에서 허가하고 있다.
LED 광원의 물리적인 특징으로는 수명이 길고, 소비전력이 적어 환경 친화적이며, 부피가 작아 공간 활용이 용이한 장점이 있다. 그러나, 현재까지 개발되는 광치료 기술은 대부분 피부에 한정되어 있으며 타 분야로의 개발은 매우 부족한 실정이다.
특히, 현재까지 상용화된 성장판 자극 장치는 전통적인 물리적 마사지기기를 제외하고는 거의 전무한 실정이다. 또한, 이론적으로는 초음파 등을 인가하는 기기도 개발되고는 있지만 세포의 용혈 현상 등 부작용 때문에 상용화 되지 못한 상태이다.
즉, 선행기술문헌1에서는 초음파 및 LED 소자를 구비한 핸디형 발육 촉진 장치를 개시하고 있지만 LED의 광특성이 전혀 개시되어 있지 않고, 전술한 바와 같이 초음파의 인가 시 성장판 세포에 미치는 부작용이 문제되고, 이 경우에도 사용자가 기기를 파지하여 인체의 해당 부위를 직접 자극해야 되므로 면밀한 성장판 자극 효과 발현이 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 세포 부작용을 원천 차단하고 최적의 광에 의해 비침습적으로 성장판을 지속적이고 효과적으로 자극할 수 있는 성장판 자극 장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 성장판 자극 장치는 대퇴골 골단 영역(제1영역), 경골 골단 영역(제2영역) 및 무릎 뒤쪽 혈관 영역(제3영역) 중 적어도 하나에 600 내지 900nm의 광을 직접 출사하는 광원부를 포함한다.
이때, 상기 제1영역 내지 제3영역 중 어느 하나에 진동을 인가하는 진동부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 광원부는 제1영역 내지 제3영역에 인가되고, 상기 진동부는 제3영역에 인가될 수 있다.
또한, 상기 제1영역 내지 제3영역에는 적색 계열의 광 및 적외선 계열의 광이 동시에 인가될 수 있다.
또한, 상기 적색 계열의 광은 630 내지 730nm이며, 상기 적외선 계열의 광은 750 내지 900nm의 광일 수 있다.
또한, 상기 진동부가 진동을 인가하는 것은 상기 광원부의 광 출사와 교대 또는 동시에 이루어질 수 있다.
또한, 상기 광원부는 상기 제1영역 및 제2영역에 각각 배치되는 제1모듈을 포함하고, 제1모듈에는 광원 소자가 배치되고, 광원 소자는 중심보다 상부 및 하부의 광출사량이 크도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 광원부는 상기 제1모듈과 서로 마주보는 형태로 배치되는 제2모듈을 더 포함하고, 상기 제2모듈에는 광원 소자가 배치되고, 상기 진동부는 상기 제1모듈 및 상기 제2모듈을 연결하도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 성장판 자극 장치는 제1영역, 제2영역 및 제3영역을 연속적으로 둘러싸도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 성장판 자극 장치는 상기 제1영역 내지 제3영역에 광과 진동을 동시에 인가할 수 있다.
본 발명은 광원부가 적색 계열의 광 및 적외선 계열의 광을 인가하여 즉각적 성장판 세포 활성을 도모할 뿐만 아니라 대퇴골 골단 영역(제1영역), 경골 골단 영역(제2영역) 및 무릎 뒤쪽의 혈관 영역(제3영역)에 함께 광을 인가하여 혈류 활동을 활성화시켜 성장에 필요한 최고 효율의 광을 인체 최적 위치에 세포 부작용 없이 인가할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 성장판 자극 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1에서의 광원부를 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에서의 제어부를 도시한 도면이다.
도 4는 제1영역 및 제2영역에 광을 인가하는 것을 설명하는 도면이다.
도 5는 제2영역 및 제3영역에 광을 인가하는 것을 설명하는 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 성장판 자극 장치의 랜더링 이미지이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 성장판 자극 장치의 착용예를 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1에서의 광원부를 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에서의 제어부를 도시한 도면이다.
도 4는 제1영역 및 제2영역에 광을 인가하는 것을 설명하는 도면이다.
도 5는 제2영역 및 제3영역에 광을 인가하는 것을 설명하는 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 성장판 자극 장치의 랜더링 이미지이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 성장판 자극 장치의 착용예를 설명하는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 당업자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하여 상세하게 설명한다. 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.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 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.
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, 본 발명의 일 실시예에 따른 성장판 자극 장치를 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 성장판 자극 장치의 구성도이고, 도 2는 도 1에서의 광원부를 도시한 도면이며, 도 3은 도 1에서의 제어부를 도시한 도면이고, 도 4는 제1영역 및 제2영역에 광을 인가하는 것을 설명하는 도면이며, 도 5는 제2영역 및 제3영역에 광을 인가하는 것을 설명하는 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 성장판 자극 장치(1000)는 광원부(100) 및 제어부(200)를 포함하여 이루어지고, 진동부(300)를 더 포함할 수 있다.
이때, 광원부(100)는 LED광 또는 레이저광을 출사하는데, 대퇴골 골단 영역(제1영역, A1), 경골 골단 영역(제2영역, A2), 및 무릎 뒤쪽 혈관 영역(A3) 중 적어도 하나에 광을 인가한다. 바람직하게 광원부(100)는 제1영역(A1)과 제2영역(A2)에 광을 동시에 인가하는 것이 바람직하다. 제1영역(A1)과 제2영역(A2)은 혈관 영역이 상부와 하부로 분리되기 때문에 어느 하나만의 광 인가 시에는 상부 및 하부의 성장 인자(growth factor) 발현 밸런스가 깨어질 수 있기 때문이다.
나아가, 광원부(100)는 서로 분리된 제1영역(A1) 및 제2영역(A2)을 혈관 순환으로 연결하는 제3영역(A3)에도 광을 출사할 수 있다. 제3영역(A3)은 무릎 뒤쪽 혈관 영역인데, 제1영역(A1) 및 제2영역(A2)과 연결되므로 제1영역(A1)과 제2영역(A3)에 광을 인가하는 경우에 제3영역(A4)에 함께 광이 인가되는 경우 성장 인자(growth factor)의 발현 빈도가 현저하게 상승하게 된다. 즉, 성장판 중에서도 특히 무릎의 성장판을 자극하는 경우에는 제1영역인 대퇴골 골단 영역과 제2영역인 경골 골단 영역을 동시에 자극하고, 이와 동시에 양자에게 연결된 무릎 뒤쪽 혈관부를 자극하는 것이 가장 바람직하다.
한편, 광원부(100)는 가시광발광소자(110) 및 비가시광발광소자(120)로 구성된다. 종래기술에서 언급한 선행기술문헌에서는 피부침투 깊이가 훨신 깊은 적외선 계열의 광을 사용하는 것이 유리하다고 기재되어 있는데, 적외선 계열의 광을 단독으로 성장판 세포에 계속 인가하는 경우에는 광저해 현상이 심화되어 바람직하지 않다. 또한, 적색 계열 가시광을 사용하는 경우에 성장판의 구성 성분인 연골의 활성화 효과를 더욱 증진시킨다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 성장판 자극 장치는 적외선 및 적색 계열 가시광을 병행 사용하여 세포 회복 및 재생 기능을 보강하며, 보다 효과적으로 성장판을 자극할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원부는 적색 계열의 광을 출사하는 가시광 발광소자(110)를 더욱 구비하고, 적색 계열의 광은 630 내지 730nm의 광을 출사하도록 하였다.
630 내지 730nm의 광은 피부에 조사되는 경우에는 미토콘드리아 내부로 흡수된 후 ATP 생성을 촉진하고, 세포 내 에너지 대사를 촉진하여 세포성장 및 세포재생을 촉진시킨다. 하지만, 혈관세포에 주로 분포하는 헤모글로빈으로의 흡수가 많아 혈관이 많은 부위에선 더 깊은 성장판 세포로의 광자 전달에는 어려움이 있다.
그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원부(100)는 무릎에 부착되는 것으로서, 무릎 관절 및 성장판이 배치된 연골까지의 깊이가 5mm정도에 불과 하고, 신체의 다른 부위와 달리 헤모글로빈에 의한 광자 전달 방해 현상이 매우 적은 빈도로 나타난다. 따라서, 630nm 근방의 최소 파장 적색 계열 광도 적외선광과 같이 충분히 연골 성장판에 도달하도록 한다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원부(100)는 750 내지 900nm의 광을 더욱 출사할 수 있다. 이는 성장판의 연골 세포 활성화 및 성장판과 연결된 혈관 및 무릎 뒤쪽 혈관 영역을 직접적으로 자극하기 위함이다. 즉, 본 파장 범위 대역의 적외선광을 인가하면 전술한 헤모글로빈의 흡수 방해를 원천 회피하면서 깊이 침투할 수 있고, 성장판 세포를 직접 자극하여 성장인자 발현 빈도를 더욱 높일 수 있다.
본 범위의 파장을 함께 출사한 경우에는 광선의 자극에 대하여 세포 내의 미토콘드리아 respiratory chain에서 complex Ⅳ (cytochrome c oxidase)가 photo-receptor로서 작용하여 ATP 생성을 촉진하게 된다. 여기에 더하여 2차 세포 전령 신호 전달 경로를 개시하여 결과적으로 에너지 대사를 활성화하고 세포 생존능력을 증강시켜 허혈부위의 세포 자멸사를 방지하며 신경 재생 기전을 증강시킨다.
이러한 기전을 통하여 세포 성장 및 세포 재생을 촉진하게 되며, 성장판 세포인 골모세포나 골세포로 분화될 미분화된 중배엽 세포에도 영향을 미쳐 골 조직의 재생에 유용한 기능을 하게 된다. 결과적으로 연골 재료인 콜라겐의 생성이 촉진되고, 골모세포 및 골세포의 분화가 촉진되어 직접 성장을 유도하게 된다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 성장판 자극 장치는 광원부가 적색 계열의 광 및 적외선 계열의 광을 인가하여 즉각적 세포 활성을 도모할 뿐만 아니라 대퇴골 골단 영역(제1영역), 경골 골단 영역(제2영역) 및 무릎 뒤쪽 혈관 영역(제3영역)에 함께 인가하므로, 성장에 필요한 최고 효율의 광을 인체 최적 위치에 인가할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 성장판 자극 장치(1000)는 제1영역(A1) 내지 제3영역(A3) 중 어느 하나에 진동을 인가하는 진동부(300)를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 더욱 바람직하게 광원부(100)는 제1영역(A1) 내지 제3영역(A3) 전체에 전술한 광을 인가하고, 진동부(300)는 제3영역(A3)에 진동을 인가하는 것이 바람직하다. 제1영역(A1)과 제2영역(A2)은 무릎 옆쪽에 해당되므로 관절의 블럭으로 성장판 세포에의 진동 인가 효과가 미비하기 때문이고, 제3영역(A3)은 상대적으로 넓은 피부로 인한 혈관 분포가 현저하여 인가되는 연속파 혹은 펄스파 형태의 진동이 혈관 내 세포를 자극시키기 때문이다. 이 경우에 진동부(300)의 진동 인가는 광원부의 광 출사와 교대, 혹은 동시에 이루어질 수 있다. 즉, 적절한 물리 자극을 추가하여 보다 효율적인 혈류 개선으로 인한 성장촉진 효과를 발현시킨다.
제어부(200)는 이를 위해 발광제어모듈(21) 및 진동제어모듈(220)을 구비하고, 구동에 따라 세포활성화 및 세포피로도를 측정하여 전체구동을 제어하는 피로제어모듈(230)을 더욱 구비할 수 있다. 피로제어모듈은 바람직하게는 광원부의 광조사량이 1 내지 4J/cm2으로 구성되는 경우에 발광시간을 제어할 수 있으며, 바람직하게는 20분 이내로 설정하여 세포 자극 효과를 극대화하는 것이 바람직하다. 다만, 피로제어모듈(230)은 총 조사 에너지량에 따라 광강도와 조사 시간을 산출함이 바람직하다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 성장판 자극 장치에 대하여 더욱 자세하게 설명한다. 도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 성장판 자극 장치의 랜더링 이미지이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 성장판 자극 장치의 착용예를 설명하는 도면이다.
도면을 참조하면, 성장판 자극 장치는 그 장착을 위해 측면하우징(410)에 부착을 위한 측면패드(420)가 2개 설치되고 그 사이를 후면 하우징(430)과 후면 패드(440)가 연결 설치된다.
광원부(100)는 이때 측면하우징(410) 내부에 설치되는 동일한 구성의 제1모듈(100_1) 및 제1모듈(100_1)과 마주보도록 배치된 제2모듈(100_2)로 구성된다. 이는 무릎에서 성장판이 배치된 무릎 측면을 동시에 자극하기 위함이다.
이때, 제1모듈(100_1) 및 제2모듈(100_2)은 모두 광원 소자가 배치된다. 광원 소자는 전술한 제1영역(A1) 및 제2영역(A2)에 동시에 광을 인가한다. 이때, 제1영역(A1)의 성장판(A1s) 및 제2영역(A2)의 성장판(A2s)에 광을 집중시키기 위해 광원 소자는 중심보다 상부 및 하부의 광출사량이 크도록 배치될 수 있다. 일례로 도 6을 참조하면 제1영역과 제2영역 사이에는 광원 소자가 배치되지 않을 것을 확인할 수 있다. 다만, 디자인적 미감을 위해서는 광원소자가 제1영역 및 제2영역의 경계부위에도 골고루 배치될 수 있음은 물론이다.
이 경우에 진동부(300)는 제1모듈(100_1)과 제2모듈(100_2)이 연결되도록 후면 하우징(430) 내부에 배치 형성된다. 따라서, 제1모듈(100_1) 및 제2모듈(100_2)에서 제1영역(A1) 및 제2영역(A2)에 광을 인가하고, 제3영역(A3)에서의 진동 인가가 동시에 이루어질 수 있다.
나아가, 성장판 자극 장치는 제1영역, 제2영역을 및 제3영역을 연속적으로 둘러싸도록 형성되고, 무릎의 앞쪽은 광 경로가 오픈되어 형성된다. 무릎의 앞쪽은 슬개골 등이 감싼 형태로 구성되어 빛의 투과가 어렵기 때문에 무릎의 앞쪽은 오픈하여 전력 낭비를 방지한다. 단, 무릎의 앞쪽도 고정을 위한 고정 부재를 사용할 수는 있다.
한편, 광 및 진동의 인가는 후면, 혹은 기타 장소의 하우징에 배치된 인디케이터(460)을 통하여 구동을 확인하도록 하고, 전원의 교체 및 삽입을 위해 커버(450)를 부착한 구조를 예시하지만 본 발명이 이에 한정되지 않음은 당연하다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 성장판 자극 장치의 착용예를 설명하는 도면이다. 도면에서와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 성장판 자극 장치(1000)은 제1영역에서의 성장판(A1s) 및 제2영역에서의 성장판(A2s) 및 제3영역(A3)에 동시에 광출사하고 제3영역(A3)에서 진동을 동시에 인가하는 것을 확인할 수 있다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
1000: 성장판 자극 장치
100: 광원부
100_1: 제1모듈
100_2: 제2모듈
110: 가시광발광모듈
120: 비가시광발광모듈
200: 제어부
210: 발광제어모듈
220: 피로제어모듈
300: 진동부
410: 측면하우징
420: 측면패드
430: 후면하우징
440: 후면패드
450: 커버
460: 인디케이터
A1: 제1영역
A2: 제2영역
A3: 제3영역
A1s: 제1영역의 성장판
a2s: 제2영역의 성장판
100: 광원부
100_1: 제1모듈
100_2: 제2모듈
110: 가시광발광모듈
120: 비가시광발광모듈
200: 제어부
210: 발광제어모듈
220: 피로제어모듈
300: 진동부
410: 측면하우징
420: 측면패드
430: 후면하우징
440: 후면패드
450: 커버
460: 인디케이터
A1: 제1영역
A2: 제2영역
A3: 제3영역
A1s: 제1영역의 성장판
a2s: 제2영역의 성장판
Claims (10)
- 성장판 자극 장치에 있어서,
대퇴골 골단 영역(제1영역), 경골 골단 영역(제2영역) 및 무릎 뒤쪽 혈관 영역(제3영역) 중 적어도 하나에 600 내지 900nm의 광을 직접 출사하는 광원부를 포함하고,
상기 대퇴골 골단 영역(제1영역)과 상기 경골 골단 영역(제2영역)에는 동시에 상기 광이 출사되고,
상기 무릅 뒤쪽 혈관 영역(제3영역)은 후면 패드가 접촉하고, 상기 대퇴골 골단 영역(제1영역), 경골 골단 영역(제2영역)은 측면 패드가 접촉하고,
상기 후면 패드는 상기 측면 패드보다 접촉하는 폭이 좁게 형성된 것을 특징으로 하는 성장판 자극 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 성장판 자극 장치는
대퇴골 골단 영역(제1영역), 경골 골단 영역(제2영역) 및 무릎 뒤쪽 혈관 영역(제3영역)에 동시에 상기 광을 직접 출사하는 것을 특징으로 하는 성장판 자극 장치.
- 제2항에 있어서,
상기 성장판 자극 장치는 제1영역, 제2영역을 및 제3영역을 연속적으로 둘러싸도록 형성되고, 무릎의 앞쪽은 광경로가 오픈되어 광이 인가되지 않도록 형성된 것을 특징으로 하는 성장판 자극 장치.
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