KR102564069B1 - 환부 상태 모니터링 장치 및 이를 포함하는 환부 상태 모니터링용 드레싱 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일실시예는, 일면이 환부와 접촉하며 환부에서 발생되는 삼출물이 투과할 수 있는 반투과성 멤브레인; 상기 반투과성 멤브레인 상에 위치하며 상기 삼출물의 pH에 따라 다른 색을 나타내는 pH 검측 레이어; 상기 pH 검측 레이어 상에 위치하며 색 변화 신호를 감지하여 전기 신호로 변환하는 광 검측 레이어; 상기 광 검측 레이어 상에 위치하는 광원 레이어; 및 상기 광원 레이어 상에 위치하며 상기 광 검측 레이어와 연결되어 전기 신호를 감지하는 IC 모듈;을 포함하고, 상기 반투과성 멤브레인과 상기 pH 검측 레이어 사이에 위치하며 빛을 반사시켜 상기 광 검측 레이어로 입사되는 색 변화 신호를 증가시키는 반사 레이어;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 환부 상태 모니터링 장치를 제공한다.
상기 환부 상태 모니터링 장치는 색 변화로 환부의 상태를 직관적으로 파악할 수 있게 하며, 전기적 신호를 정량화하여 정밀한 진단을 할 수 있다.
또한, 일체로 형성되어 있으므로 구조가 간단하고 소형화 가능성이 높다.
상기 환부 상태 모니터링 장치는 색 변화로 환부의 상태를 직관적으로 파악할 수 있게 하며, 전기적 신호를 정량화하여 정밀한 진단을 할 수 있다.
또한, 일체로 형성되어 있으므로 구조가 간단하고 소형화 가능성이 높다.
Description
본 발명은 환부 상태를 모니터링 하는 장치 및 이를 포함하는 환부 상태 모니터링용 드레싱에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 환부에서 발생하는 삼출물로부터 pH를 측정하고 이를 광학적 신호와 전기적 신호로 검측하는 장치 및 이를 포함하는 드레싱에 관한 것이다.
피부에 창상과 같은 결손 부위가 발생할 경우 우리 신체는 결손 부위를 방어하고 자가 치유하려는 성질을 가지고 있다. 이때 결손 부위를 효과적으로 치유하고 그 치유 속도를 높이기 위한 보조재로서 상처 드레싱이 사용된다.
일반적인 드레싱은 환부를 감싸고 있는 형태를 이루고 있으므로, 환부의 상태를 판단하기 위해서는 드레싱을 제거하여 눈으로 식별하거나 샘플을 채취하여야만 환부의 상태를 판단할 수 있다.
환부의 상태를 확인하기 위해 드레싱을 제거하는 것은 필요한 행위이지만 몇 가지 문제가 있다. 환부의 치유는 건조한 환경보다 삼출액에 포함된 백혈구, 대식세포 등 치유에 관여하는 물질들이 원활하게 역할을 수행할 수 있는 습윤한 환경에서 효율적으로 진행된다.
따라서 반복적인 드레싱의 제거로 환부를 건조하게 만드는 것은 환부의 치유에 부정적이며, 또한 드레싱을 제거할 때 드레싱의 점착 물질이 환부 또는 환부 주위의 민감한 피부를 손상할 염려도 있다.
따라서 드레싱의 제거를 최소화하면서 환부의 상태를 빠르고 정확하게 진단하기 위한 시도가 있어왔다.
예를 들어, 대한민국 공개특허 제10-2014-0044906호(명칭 : 상처 드레싱 및 치료 방법)는 환부로부터 발생한 삼출액을 흡수하는 흡수층; 상기 흡수층의 관찰을 허용하는 영역을 포함하는 상처 드레싱을 구성으로 하여 환부 상태의 간접적인 확인이 가능하게 하며, 또 다른 구성으로 드레싱을 교체 시기를 나타내는 인디케이터를 포함하여 드레싱 교체의 적기를 제공하고 반복적인 드레싱 제거로 인한 손상을 예방하는 효과를 가진다.
다만, 상기 선행 문헌은 흡수층을 통해 환부의 상태를 파악하는 점에서 대략적인 상태만 확인할 수 있는 한계를 가지며, 정밀한 진단이나 신속한 진단이라는 요구는 해소하지 못하고 있다.
따라서 환부를 감싸 외부로부터 환부를 보호하는 드레싱의 기본적인 기능을 충실히 수행하며 동시에 환부의 상태를 빠르고 정확하게 진단할 수 있는 기술에 대한 개발이 여전히 시급한 실정이다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 환부에 부착하여 환부를 외부로부터 보호하고, 환부의 전반적인 감염 정도나, 치유 정도를 직관적인 색 변화를 통해 육안으로 신속하게 확인할 수 있는 환부 상태 모니터링용 장치 및 드레싱을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 환부의 상태를 직관적이고 신속하게 나타내는 색 변화를 전기적 신호로 변환하여 정밀한 진단을 가능하게 하는 환부 상태 모니터링용 장치 및 드레싱을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 삼출물의 pH를 색 변화로 나타내는 구성과 색 변화를 전기적 신호로 변환하는 구성을 더욱 개선하여 높은 신뢰도와 정확도를 가지는 환부 상태 모니터링용 장치 및 드레싱을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예로 환부 상태 모니터링 장치는 구성으로 일면이 환부와 접촉하며 환부에서 발생하는 삼출물이 투과할 수 있는 반투과성 멤브레인; 상기 반투과성 멤브레인 상에 위치하며 상기 삼출물의 pH에 따라 다른 색을 나타내는 pH 검측 레이어; 상기 pH 검측 레이어 상에 위치하며 색 변화 신호를 감지하여 전기 신호로 변환하는 광 검측 레이어; 상기 광 검측 레이어 상에 위치하는 광원 레이어; 및 상기 광원 레이어 상에 위치하며 상기 광 검측 레이어와 연결되어 전기 신호를 감지하는 IC 모듈;을 포함하며, 이때 상기 반투과성 멤브레인과 상기 pH 검측 레이어 사이에 위치하며 빛을 반사시켜 상기 광 검측 레이어로 입사되는 색 변화 신호를 증가시키는 반사 레이어;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 pH 검측 레이어는, Methyl Red, Bromothymol Blue, Thymol blue, Universal indicator 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 광 검측 레이어는, PN 접합 구조의 포토 다이오드일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 포토 다이오드의 P-형 반도체는, MoSe2, WSe2, Te, P-doped-Si, P-doped-GaAs 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 포토 다이오드의 N-형 반도체는, MoS2, IGZO, WS2, N-doped-Si, N-doped-GaAs 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예는 상기 환부 상태 모니터링 장치의 가능한 변형 형태이며 구성으로 일면이 환부와 접촉하며 환부에서 발생하는 삼출물이 투과할 수 있는 반투과성 멤브레인; 상기 반투과성 멤브레인 상에 위치하는 광원 레이어; 상기 광원 레이어 상에 위치하며 상기 삼출물의 pH에 따라 다른 색을 나타내는 pH 검측 레이어; 상기 pH 검측 레이어 상에 위치하며 색 변화 신호를 감지하여 전기 신호로 변환하는 광 검측 레이어; 상기 광 검측 레이어 상에 위치하며 빛을 반사시켜 상기 광 검측 레이어로 입사되는 색 변화 신호를 증가시키는 반사 레이어; 및 상기 반사 레이어 상에 위치하며 상기 광 검측 레이어와 연결되어 전기 신호를 감지하는 IC 모듈;을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 pH 검측 레이어는, Methyl red, Bromothymol blue, Thymol blue, Universal indicator 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 광 검측 레이어는, PN 접합 구조의 포토 다이오드일 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예는 환부 상태 모니터링용 드레싱이며 구성으로 상기 환부 상태 모니터링 장치; 상기 환부 상태 모니터링 장치가 환부와 접촉하는 일면을 제외하고 상기 환부 상태 모니터링 장치의 겉면을 감싸도록 위치하며 외부에서 상기 환부 상태 모니터링 장치의 색 변화를 육안으로 식별할 수 있는 커버부; 및 상기 커버부 겉면에 연장되어 위치하며 일면이 환부와 접촉하고 접착성을 갖는 소재로 구성되어 상기 환부 상태 모니터링 장치를 환부에 고정시키는 고정부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 커버부는, 폴리우레탄, 하이드로콜로이드, 알긴산칼슘, 하이드로파이버, 소수성 폴리머 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 pH 검측 레이어는, Methyl red, Bromothymol blue, Thymol blue, Universal indicator 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 광 검측 레이어는, PN 접합 구조의 포토 다이오드일 수 있다.
상기와 같은 구성에 따르면, 본 발명은 환부에 부착된 드레싱을 제거하지 않고도 환부의 삼출물을 통해 pH 변화를 파악하고, 이에 따른 색 변화라는 광학적 신호를 통해 직관적으로 환부의 상태를 파악할 수 있다.
또한, 상기 광학적 신호를 전류 혹은 전압 등의 전기적 신호로 변환하므로 환부에서 측정된 신호의 정량화가 가능하며, 이를 통해 정밀한 진단을 할 수 있다.
또한, 선행 기술들과 달리 검측부, 광원부, 해석 및 변환부(IC 모듈)가 일체형으로 이루어져 있으므로 구조가 간단하고 소형화 가능성이 높다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도1은 본 발명의 일 실시예인 환부 상태 모니터링 장치의 구조를 나타낸 도면이다.
도2는 본 발명의 또 다른 실시예인 환부 상태 모니터링 장치의 변형 가능한 구조를 나타낸 도면이다.
도3은 본 발명의 또 다른 실시예인 환부 상태 모니터링용 드레싱의 단면을 나타낸 도면이다.
도4는 환부 상태 모니터링용 드레싱이 제품으로 구현되는 경우의 모식도이다.
도5는 본 발명의 일 실시예인 환부 상태 모니터링 장치가 pH에 따른 색 변화를 유효하게 식별할 수 있음을 확인한 데이터이다.
도2는 본 발명의 또 다른 실시예인 환부 상태 모니터링 장치의 변형 가능한 구조를 나타낸 도면이다.
도3은 본 발명의 또 다른 실시예인 환부 상태 모니터링용 드레싱의 단면을 나타낸 도면이다.
도4는 환부 상태 모니터링용 드레싱이 제품으로 구현되는 경우의 모식도이다.
도5는 본 발명의 일 실시예인 환부 상태 모니터링 장치가 pH에 따른 색 변화를 유효하게 식별할 수 있음을 확인한 데이터이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 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 명세서에서, "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.
이하 첨부된 도1을 참고하여 본 발명의 실시예인 환부 상태 모니터링 장치(10)를 상세히 설명하기로 한다.
도1은 본 발명의 일 실시예인 환부 상태 모니터링 장치(10)의 구조를 나타낸 도면이다.
도1에서 보는 바와 같이, 본 발명인 환부 상태 모니터링 장치(10)는 일면이 환부와 접촉하며 환부에서 발생하는 삼출물이 투과할 수 있는 반투과성 멤브레인(100); 상기 반투과성 멤브레인(100) 상에 위치하며 상기 삼출물의 pH에 따라 다른 색을 나타내는 pH 검측 레이어(300); 상기 pH 검측 레이어(300) 상에 위치하며 색 변화 신호를 감지하여 전기 신호로 변환하는 광 검측 레이어(400); 상기 광 검측 레이어(400) 상에 위치하는 광원 레이어(500); 및 상기 광원 레이어(500) 상에 위치하며 상기 광 검측 레이어(400)와 연결되어 전기 신호를 감지하는 IC 모듈(600);을 포함하고, 상기 반투과성 멤브레인(100)과 상기 pH 검측 레이어(300) 사이에 위치하며 빛을 반사시켜 상기 광 검측 레이어(400)로 입사되는 색 변화 신호를 증가시키는 반사 레이어(200);를 더 포함할 수 있는 것을 특징으로 한다.
기술 사상을 살피면, 본 발명은 환부를 보호하는 드레싱 등에 포함되어 드레싱의 제거 없이도 환부의 상태를 모니터링할 수 있는 장치 제공을 목적으로 한다.
우선 창상 등의 환부는 치유 정도나 감염의 정도에 따라 다른 pH의 삼출물을 방출하는 것으로 알려져 있다. 즉 삼출물의 pH를 분석하면 환부의 치유 정도나 감염의 정도를 파악할 수 있음을 예상할 수 있다.
따라서 본 발명은 pH에 의존하여 다른 색을 방출하는 물질을 포함하는 pH 검측 레이어(300)를 통해 상기 삼출물의 pH를 광학 신호로 변환하며, 변환된 광학 신호는 별도의 장치 없이도 육안으로 직관적으로 인식되므로 드레싱의 제거 없이도 환부의 상태를 직관적이고 즉각적으로 반영하여 나타내 준다.
상기 pH 검측 레이어(300)를 통해 광학 신호로 변환된 환부의 상태는 정량적이지 않으므로 정확하고 정밀한 진단이 어렵다는 문제가 있다. 이를 해결하기 위해 본 발명은 상기 광학 신호를 전기 신호로 변환하여 환부 상태를 정량화할 수 있는 광 검측 레이어(400)를 포함하고 있다.
광 검측 레이어(400)는 PN 접합 구조의 포토 다이오드일 수 있으며, 이외에도 광에 의해 여기 되어 전기 신호를 방출하며, 광의 세기에 따라 여기의 정도를 달리하여 방출하는 전기 신호를 정량화할 수 있는 소자가 포함될 수 있다.
상기 광 검측 레이어(400)를 통해 전기 신호로 변환되고, 정량화된 환부의 상태는 상기 광 검측 레이어(400)와 연결된 IC 모듈(600)로 전송되며, 상기 IC 모듈(600)은 정량화된 환부 상태를 분석 및 해석하고 유효한 결과를 도출한다. 이때 IC 모듈(600)의 구성은 모니터링의 목적에 따라 달리 구성될 수 있다.
상기와 같은 메커니즘으로 드레싱의 제거 없이도 직관적이고 즉각적이며, 동시에 정확하고 정밀한 진단이 가능한 환부 상태 모니터링 장치(10)를 더욱 개선하고자 본 발명은 반사 레이어(200)를 더 포함할 수 있다.
반사 레이어(200)는 상기 pH 검측 레이어(300)가 상기 광원 레이어(500)로부터 더 많은 빛을 조사받을 수 있게 도와주며, 상기 pH 검측 레이어(300)가 더 많은 광학 신호를 방출할 수 있게 도와주어 모니터링의 정확성과 신뢰성을 높인다.
구체적으로 상기 pH 검측 레이어(300)는 삼출물의 pH에 의존하며 동시에 상기 광원 레이어(500)로부터 조사된 빛을 받아 색 변화 또는 광학 신호를 방출한다. 따라서 조사되는 빛이 많을수록 더 많은 광학 신호를 방출하게 됨을 예상할 수 있다.
따라서 상기 반사 레이어(200)는 광원 레이어(500)로부터 방출된 빛을 반사시켜 pH 검측 레이어(300)로 전달하는 역할을 하며, 동시에 상기 반사 레이어(200)는 pH 검측 레이어(300)로부터 방출된 광학 신호가 광 검측 레이어(400)로 더 많이 전달 될 수 있도록 광학 신호를 반사시켜 광 검측 레이어(400)로 보내는 역할을 한다. 이에 따라 본 발명은 환부 상태를 더욱 정밀하고 정확하게 모니터링 할 수 있다.
설명한 기술 사상을 바탕으로 이하 각 구성을 구체적으로 살피도록 한다.
본 발명의 실시 예에 있어서 상기 반투과성 멤브레인(100)은, 일면이 환부와 접촉하여 위치하며, 환부로부터 추출된 삼출물이 투과할 수 있도록 다공성 구조나 유체 채널을 포함하는 막일 수 있다.
또한 상기 반투과성 멤브레인(100)은, 점착 특성이 있고 창상 부위로부터 나오는 삼출물을 흡수하거나 투과시키는 물질로 구성될 수 있다.
예를 들어, 하이드로 콜로이드, 우드 셀룰로오스 섬유(천연 펄프), 친수성 폴리머 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 물질일 수 있다.
추가적으로 상기 반투과성 멤브레인(100)은, 환부와 직접 접촉하는 점에서 살균 물질, 보습 물질 및 치료 물질 등 통상적으로 의료용 드레싱에 포함 또는 함께 사용될 수 있는 물질을 포함하여 구성될 수 있으며, 형태에서도 겔(gel) 등으로 의료용 드레싱의 용도를 고려하여 변형되어 구성될 수 있다.
다음으로 본 발명의 실시 예에 있어서 상기 반사 레이어(200)는 상기 반투과성 멤브레인(100) 상에 위치하며, 상기 pH 검측 레이어(300)가 방출하는 광학 신호와 상기 광원이 방출하는 빛을 반사하여 모니터링의 정확성과 신뢰도를 높이는 역할을 한다.
상기 반사 레이어(200)는 상기 반투과성 멤브레인(100)상에 쌓이고(stacking) 고정되는 간단한 방식으로 형성될 수 있다. 다만 이에 제한되지 않고 적층 구조를 형성하는데 통상적으로 사용될 수 있는 제조방법을 포함하여 형성될 수 있다.
상기 반사 레이어(200)는 구성으로 다공성 구조나 유체 채널을 포함할 수 있다. 환부의 삼출물이 반사 레이어(200)를 통과하여 pH 검측 레이어(300)에 도달할 수 있어야 하기 때문이다. 또는 같은 이유로 상기 반사 레이어(200)는 반사체가 반사 레이어의 일부분에만 위치하는 형태일 수 있다.
상기 반사 레이어(200)는 빛을 반사할 수 있기 위해 금속이나 유리 등을 포함하여 형성될 수 있으며, 형태에 있어서 평면 또는 오목한 형태일 수 있다. 평면인 경우 평면 거울과 마찬가지로 빛이 평행하고 균일하게 반사되어 상기 pH 검측 레이어(300)에 균일한 빛을 전달할 수 있는 장점이 있으며, 오목한 형태의 경우 오목 거울과 마찬가지로 빛을 모을 수 있으므로 상기 pH 검측 레이어(300)에 입사되는 빛을 집중시킬 수 있는 장점이 있다.
다음으로 본 발명의 실시 예에 있어서 상기 pH 검측 레이어(300)는 상기 반사 레이어(200) 상에 위치하며 삼출물의 pH에 따라 다른 색을 방출하는 물질을 포함하며, 이에 따라 삼출물의 pH 정보를 광학 신호로 변환하는 역할을 한다.
상기 pH 검측 레이어(300)는 상기 반사 레이어(200)상에 쌓이고(stacking) 고정되는 간단한 방식으로 형성될 수 있다. 다만 이에 제한되지 않고 적층 구조를 형성하는데 통상적으로 사용될 수 있는 제조방법을 포함하여 형성될 수 있다.
상기 삼출물의 pH에 따라 다른 색을 방출하는 물질은, pH indicator를 포함하고 있는 물질을 의미하며 예를 들어 Methyl Red, Bromothymol blue, Thymol blue, Universal indicator 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있다. 다만 이에 제한되지 않고 pH에 따라 색이 변화하는 물질이라면 본 발명에 모두 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
다음으로 본 발명의 실시 예에 있어서 상기 광 검측 레이어(400)는 상기 pH 검측 레이어(300) 상에 위치하며 pH 검측 레이어(300)가 방출하는 색 변화 신호를 감지하여 전류 또는 전압 등의 전기 신호로 변환하는 역할을 한다.
상기 광 검측 레이어(400)는 상기 pH 검측 레이어(300)상에 쌓이고(stacking) 고정되는 간단한 방식으로 형성될 수 있다. 다만 이에 제한되지 않고 적층 구조를 형성하는데 통상적으로 사용될 수 있는 제조방법을 포함하여 형성될 수 있다.
상기 광 검측 레이어(400)는 포토 다이오드일 수 있으며, 특히 PN 접합 구조의 포토 다이오드 일 수 있다. 다만 이에 제한되지 않고 빛에 의해 여기 되어 흐르는 전류를 측정할 수 있는 소자라면 본 발명의 광 검측 레이어(400)에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
상기 광 검측 레이어(400)가 포토 다이오드이며 PN 접합 구조를 가지는 경우에 있어서, 상기 P-형 반도체는 Te, WSe2와 같이 박막 공정과 합성을 통해 그 자체가 P-type반도체의 특성을 갖는 물질 및 Si나 GaAs에 P-doping이 이루어져 P-type으로 동작하는 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, 상기 포토 다이오드의 N-형 반도체는 MoS2, IGZO, WS2와 같이 박막 공정과 합성을 통해 그 자체가 N-type반도체의 특성을 갖는 물질 및 Si나 GaAs에 N-doping이 이루어져 N-type으로 동작하는 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
다음으로 본 발명의 실시 예에 있어서 상기 광원 레이어(500)는 상기 광 검측 레이어(400) 상에 위치하며 상기 pH 검측 레이어(300)에 빛을 조사하는 광원 역할을 한다.
상기 광원 레이어(500)는 상기 광 검측 레이어(400)상에 쌓이고(stacking) 고정되는 간단한 방식으로 형성될 수 있다. 다만 이에 제한되지 않고 적층 구조를 형성하는데 통상적으로 사용될 수 있는 제조방법을 포함하여 형성될 수 있다.
상기 광원 레이어(500) 있어서 광원은, 광fiber및 LED등을 이용하여 RGB 광원을 구조체 내에서 자체적으로 낼 수 있는 광원과 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있다.
다음으로 본 발명의 실시 예에 있어서 상기 IC 모듈(600)은 상기 광원 레이어(500) 상에 위치하며 상기 광 검측 레이어(400)와 전기적으로 연결된다. 상기 광 검측 레이어(400)가 광학 신호를 전기 신호로 변환하여 IC 모듈(600)에 전달하며, IC 모듈(600)은 전기 신호를 입력 받아 분석 및 모니터링 목적에 따른 처리를 수행하는 역할을 한다.
상기 IC 모듈(600)은 상기 광원 레이어(500)상에 쌓이고(stacking) 고정되는 간단한 방식으로 형성될 수 있다. 다만 이에 제한되지 않고 적층 구조를 형성하는데 통상적으로 사용될 수 있는 제조방법을 포함하여 형성될 수 있다.
상기 모니터링 목적에 따라 다양한 기능을 갖추도록 구성될 수 있으며 경우에 따라 모니터링 결과를 표시하는 표시부를 더 포함할 수 있다.
이하 도2를 참조하여 본 발명의 다른 실시 예인 환부 상태 모니터링 장치(10)의 변형 형태를 설명하기로 한다.
도2는 본 발명의 또 다른 실시예인 환부 상태 모니터링 장치(10)의 변형 가능한 구조를 나타낸 도면이다.
본 실시예는 앞서 설명한 환부 상태 모니터링 장치(10)에 있어서 구성의 배치 순서를 달리한 환부 상태 모니터링 장치(20)이다.
설명에 있어서 앞서 설명한 환부 상태 모니터링 장치(10)와 중복되는 구성은 동일하게 해석되어야 하며 중복 설명은 생략하고 차이점을 위주로 설명하기로 한다.
변형 형태(20)는, 일면이 환부와 접촉하며 환부에서 발생되는 삼출물이 투과할 수 있는 반투과성 멤브레인(100); 상기 반투과성 멤브레인(100) 상에 위치하는 광원 레이어(500); 상기 광원 레이어(500) 상에 위치하며 상기 삼출물의 pH에 따라 다른 색을 나타내는 pH 검측 레이어(300); 상기 pH 검측 레이어(300) 상에 위치하며 색 변화 신호를 감지하여 전기 신호로 변환하는 광 검측 레이어(400); 상기 광 검측 레이어(400) 상에 위치하며 빛을 반사시켜 상기 광 검측 레이어(400)로 입사되는 색 변화 신호를 증가시키는 반사 레이어(200); 및 상기 반사 레이어(200) 상에 위치하며 상기 광 검측 레이어(400)와 연결되어 전기 신호를 감지하는 IC 모듈(600);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이외에도 상기 광원 레이어(500)는 상기 pH 검측 레이어(300)에 빛을 조사할 수 있다는 조건하에 위치의 변경이 가능하며, 상기 반사 레이어(200) 또한 광원 레이어(500)에서 방출된 빛을 반사시켜 pH 검측 레이어(300)에 보낼 수 있고 pH 검측 레이어(300)에서 방출된 광학 신호를 광 검측 레이어(400)에 보낼 수 있다는 조건이 충족된다면 그 위치가 변경될 수 있다.
상기 조건을 만족하는 본 실시 예인 변형 형태(20)는 반사 레이어(200)가 pH 검측 레이어(300) 보다 상단에 있으므로 반사 레이어(200)가 삼출물 통과를 위한 다공성 구조나 유체 채널을 포함하지 않아도 되는 이점이 있다.
또한 상대적으로 광원 레이어(500)와 pH 검측 레이어(300) 간의 거리가 가까운 것을 특징으로 한다. 상기 pH 검측 레이어(300)에 포함된 삼출물의 pH에 따라 다른 색을 나타내는 물질은 발광체가 아니므로 광원으로부터 빛을 조사받아야 광학 신호를 방출 또는 반사할 수 있다.
따라서 광원 레이어(500)와 pH 검측 레이어(300) 간의 가까운 거리는 pH 검측 레이어(300)가 더 많은 광학 신호를 방출할 수 있게 하는 이점을 가진다.
이외의 구성은 앞서 설명한 환부 상태 모니터링 장치(10)와 동일하므로 상기 pH 검측 레이어(300)는, Methyl red, Bromothymol blue, Thymol blue, Universal indicator 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, 상기 광 검측 레이어(400)는, PN 접합 구조의 포토 다이오드를 포함할 수 있다.
이하 도3 및 도4를 참조하여 본 발명의 또 다른 실시 예인 환부 상태 모니터링용 드레싱(30)을 자세히 설명하기로 한다. 설명에 있어서 앞서 설명한 환부 상태 모니터링 장치(10)와 중복되는 구성은 동일하게 해석되어야 하며 중복 설명은 생략하고 차이점을 위주로 설명하기로 한다.
도3은 본 발명의 또 다른 실시예인 환부 상태 모니터링용 드레싱(30)의 단면을 나타낸 도면이다.
도4는 환부 상태 모니터링용 드레싱(30)이 제품으로 구현되는 경우의 모식도이다.
도3에서 보는 바와 같이 상기 환부 상태 모니터링용 드레싱(30)은 구성으로 상기 환부 상태 모니터링 장치(10); 상기 환부 상태 모니터링 장치(10)가 환부와 접촉하는 일면을 제외하고 상기 환부 상태 모니터링 장치(10)의 겉면을 감싸도록 위치하며 외부에서 상기 환부 상태 모니터링 장치(10)의 색 변화를 육안으로 식별할 수 있는 커버부(700); 및 상기 커버부(700) 겉면에 연장되어 위치하며 일면이 환부와 접촉하고 접착성을 갖는 소재로 구성되어 상기 환부 상태 모니터링 장치(10)를 환부에 고정시키는 고정부(800);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때 상기 환부 상태 모니터링 장치(10)는 변형 형태(20)를 포함하는 것으로 이하 해석되어야 한다.
도4에서 보는 바와 같이 상기 환부 상태 모니터링용 드레싱(30)은 상기 환부 상태 모니터링 장치(10)를 포함하여 일체형으로 이루어져 있다. 이는 기존의 환부 모니터링 장치들이 측정부와 상태 표시부가 별도로 구성되어 유선상 연결된 형태였던 것을 고려하면 구조가 매우 간단하며 소형화에 탁월함을 알 수 있다.
특히 간단하고 소형화에 탁월한 구조는 환부에 지속적으로 부착되어 환부의 상태를 즉각적이고 지속적으로 파악할 수 있게 한다는 점에서 큰 이점을 가진다.
이하 각 구성을 살피면, 본 실시 예에 있어서 상기 환부 상태 모니터링 장치(10)는 앞서 설명한 바와 같으며, 상기 커버부(700)는 상기 환부 상태 모니터링 장치(10)가 환부와 접촉하는 일면을 제외하고 상기 환부 상태 모니터링 장치(10)의 겉면을 감싸도록 위치한다.
이때 상기 커버부(700)는 상기 환부 상태 모니터링 장치(10)를 감싸 충격 완화 및 외부로부터 상기 환부 상태 모니터링 장치(10)를 보호하는 역할을 하며, 상기 역할을 달성할 수 있다는 조건 하에 형태는 도3 및 도4에 나타난 각진 직사각형 형태 이외로 다양한 형태로 구성될 수 있으며 다층 구조일 수도 있다.
또한 상기 커버부(700)는 환부 상태 모니터링 장치(10)를 보호하는 역할과 동시에 외부에서 상기 환부 상태 모니터링 장치(10)의 색 변화를 육안으로 식별할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 커버부(700)는 소수성 물질로 구성되어 외부로부터 수분이 침투하는 것을 차단하며, 동시에 내부의 환부 치유에 이로운 진물이 유출되는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.
따라서 상기 커버부(700)는 상기 환부 상태 모니터링 장치(10)의 색 변화를 육안으로 식별할 수 있을 만큼 빛을 투과하며, 외부로부터 충격을 완화할 수 있고 소수성 물질로 구성되어야 한다.
예를 들어 상기 커버부(700)는, 폴리우레탄, 하이드로콜로이드, 알긴산칼슘, 하이드로파이버, 소수성 폴리머 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하여 구성될 수 있다.
다음으로 본 실시 예에 있어서 상기 고정부(800)는 상기 커버부(700) 겉면에 연장되어 위치하며 일면이 환부 또는 환부 주위의 피부와 접촉하고 접착성을 갖는 소재로 구성되어 상기 환부 상태 모니터링 장치(10)를 환부에 고정시키는 역할을 한다. 이때 테이핑 등의 별도의 수단으로 상기 환부 상태 모니터링용 드레싱(40)을 고정시킬 수도 있으므로 커버부(700)가 반드시 접착성을 갖는 소재로 구성되어야 하는 것은 아니다.
또한 상기 고정부(800)는 환부 및 신체의 움직임에 손상되지 않도록 연성을 갖는 소재로 구성될 수 있으며, 땀 등 외부 수분으로부터 취약하지 않도록 일정 수준의 소수성을 갖는 소재로 구성될 수 있다.
추가적으로 상기 고정부(800)는 땀을 배출하고 통기를 가능하게 하는 다공성 구조일 수 있다.
이외의 구성은 앞서 설명한 환부 상태 모니터링 장치(10)와 동일하므로 상기 pH 검측 레이어(300)는, Methyl Red, Bromothymol Blue, Thymol blue, Universal indicator 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, 상기 광 검측 레이어(400)는, PN 접합 구조의 포토 다이오드를 포함할 수 있다.
실험예
pH에 따른 색변화 확인 실험
도5를 참조하여 설명한다.
도5를 본 발명의 일 실시예인 환부 상태 모니터링 장치가 pH에 따른 색 변화를 유효하게 식별할 수 있음을 확인한 데이터이다.
본 실험은 pH변화에 따른 indicator의 색 변화가 적절히(구분할 수 있는 정도로) 나타나는지를 확인하기 위해 수행되었으며, Room temperature에서 동일한 비율을 가진 pH indicator에 상용 pH buffer를 동일 양으로 주입하여 수행되었다.
도5(a)를 살피면, 좌측 첫번째부터 세번째 까지는 명시된 Methyl Red indicator에 pH4, pH5 및 pH6의 버퍼 용액 2ml를 동일하게 주입한 결과이다. pH에 따라 육안으로 색이 명확하게 구분되므로 본 발명이 제시한 육안으로 환부의 상태를 파악할 수 있는 효과를 달성할 수 있음이 확인되었다.
또한 동일한 조건에서 흡광도를 측정한 도5(c)를 참조하면, RGB에 해당하는 광원에서 pH에 따라 구분되는 Absorbance값을 보였으며, 이는 본 발명의 pH 검측 레이어가 환부 상태에 따른 pH 값을 정량적으로 구분할 수 있고 정량적으로 측정할 수 있음을 확인한 유의미한 결과이다.
마찬가지로 우측 첫번째부터 네번째 까지는 명시된 Bromothymol blue indicator에 pH6, pH7, pH8 및 pH9의 버퍼 용액 2ml를 동일하게 주입한 결과이다. pH 따라 육안으로 색의 구분이 가능하였으며, 도5(b)와 같이 RGB에 해당하는 광원에서 Absorbance 값을 기반으로 pH의 정량적인 측정 및 구분이 가능함을 확인하였다.
구체적으로 살피면, 도5(b), (c)는 광원(RGB에 해당하는 wave length 405nm 532nm 638nm)에 따라 차이를 보이지만, indicator와 pH 변화 이후의 색의 변화를 관찰할 수 있다는 사실을 알 수 있었다.
따라서 상기 결과를 통해 본 발명이 환부 상태 변화에 따른 pH를 색 변화(광 신호)로 구분할 수 있으며, PN photo diode를 이용해 광 신호를 정량적으로 읽어낼 수 있다는 결론을 얻을 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 환부 상태 모니터링 장치
20 : 변형 형태
30 : 환부 상태 모니터링용 드레싱
100 : 반투과성 멤브레인
200 : 반사 레이어
300 : pH 검측 레이어
400 : 광 검측 레이어
500 : 광원 레이어
600 : IC 모듈
700 : 커버부
800 : 고정부
20 : 변형 형태
30 : 환부 상태 모니터링용 드레싱
100 : 반투과성 멤브레인
200 : 반사 레이어
300 : pH 검측 레이어
400 : 광 검측 레이어
500 : 광원 레이어
600 : IC 모듈
700 : 커버부
800 : 고정부
Claims (12)
- 일면이 환부와 접촉하며 환부에서 발생되는 삼출물이 투과할 수 있는 반투과성 멤브레인;
상기 반투과성 멤브레인 상에 위치하며 상기 삼출물의 pH에 따라 다른 색을 나타내는 pH 검측 레이어;
상기 pH 검측 레이어 상에 위치하며 색 변화 신호를 감지하여 전기 신호로 변환하는 광 검측 레이어;
상기 광 검측 레이어 상에 위치하는 광원 레이어; 및
상기 광원 레이어 상에 위치하며 상기 광 검측 레이어와 연결되어 전기 신호를 감지하는 IC 모듈;을 포함하고,
상기 반투과성 멤브레인과 상기 pH 검측 레이어 사이에 위치하며 빛을 반사시켜 상기 광 검측 레이어로 입사되는 색 변화 신호를 증가시키는 반사 레이어;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 환부 상태 모니터링 장치. - 제1항에 있어서,
상기 pH 검측 레이어는, Methyl Red, Bromothymol Blue, Thymol blue, Universal indicator 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 환부 상태 모니터링 장치. - 제1항에 있어서,
상기 광 검측 레이어는, PN 접합 구조의 포토 다이오드인 것을 특징으로 하는, 환부 상태 모니터링 장치. - 제3항에 있어서,
상기 포토 다이오드의 P-형 반도체는, MoSe2, WSe2, Te, P-doped-Si, P-doped-GaAs 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 환부 상태 모니터링 장치. - 제3항에 있어서,
상기 포토 다이오드의 N-형 반도체는, MoS2, IGZO, WS2, N-doped-Si, N-doped-GaAs 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 환부 상태 모니터링 장치. - 일면이 환부와 접촉하며 환부에서 발생되는 삼출물이 투과할 수 있는 반투과성 멤브레인;
상기 반투과성 멤브레인 상에 위치하는 광원 레이어;
상기 광원 레이어 상에 위치하며 상기 삼출물의 pH에 따라 다른 색을 나타내는 pH 검측 레이어;
상기 pH 검측 레이어 상에 위치하며 색 변화 신호를 감지하여 전기 신호로 변환하는 광 검측 레이어;
상기 광 검측 레이어 상에 위치하며 빛을 반사시켜 상기 광 검측 레이어로 입사되는 색 변화 신호를 증가시키는 반사 레이어; 및
상기 반사 레이어 상에 위치하며 상기 광 검측 레이어와 연결되어 전기 신호를 감지하는 IC 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는, 환부 상태 모니터링 장치. - 제6항에 있어서,
상기 pH 검측 레이어는, Methyl red, Bromothymol blue, Thymol blue, Universal indicator 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 환부 상태 모니터링 장치. - 제6항에 있어서,
상기 광 검측 레이어는, PN 접합 구조의 포토 다이오드인 것을 특징으로 하는, 환부 상태 모니터링 장치. - 제1항 또는 제6항의 환부 상태 모니터링 장치;
상기 환부 상태 모니터링 장치가 환부와 접촉하는 일면을 제외하고 상기 환부 상태 모니터링 장치의 겉면을 감싸도록 위치하며 외부에서 상기 환부 상태 모니터링 장치의 색 변화를 육안으로 식별할 수 있는 커버부; 및
상기 커버부 겉면에 연장되어 위치하며 일면이 환부와 접촉하고 접착성을 갖는 소재로 구성되어 상기 환부 상태 모니터링 장치를 환부에 고정시키는 고정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 환부 상태 모니터링용 드레싱. - 제9항에 있어서,
상기 커버부는, 폴리우레탄, 하이드로콜로이드, 알긴산칼슘, 하이드로파이버, 소수성 폴리머 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 환부 상태 모니터링용 드레싱. - 제9항에 있어서,
상기 pH 검측 레이어는, Methyl red, Bromothymol blue, Thymol blue, Universal indicator 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 환부 상태 모니터링용 드레싱. - 제9항에 있어서,
상기 광 검측 레이어는, PN 접합 구조의 포토 다이오드인 것을 특징으로 하는, 환부 상태 모니터링용 드레싱.
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| WO2014036577A1 (de) | 2012-09-06 | 2014-03-13 | Ima Integrated Microsystems Austria Gmbh | Verfahren zur überwachung der wundheilung |
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| JP2020537553A (ja) | 2017-09-27 | 2020-12-24 | スミス アンド ネフュー ピーエルシーＳｍｉｔｈ ＆ Ｎｅｐｈｅｗ Ｐｕｂｌｉｃ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｃｏｍｐａｎｙ | センサが使用可能な陰圧創傷監視および療法装置のｐｈ感知 |
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