KR102658754B1 - External ear shaped implant and manufacturing method for the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 실제 외이 형상과 유사한 나노 섬유 구조체를 가진 외이 임플란트 및 그 제조 방법을 제공하고자 하는 것을 목적으로 하며, 이러한 과제 해결 수단의 일환으로 콜렉터 형성단계를 통해 외이 형상을 지니고 인체 물성에 대응되는 성질을 지닌 임플란트 구조물인 콜렉터가 형성되어 미관과 기능에 있어 우수한 외이 보형물이 제공되고, 다음 공정으로 상기 콜렉터의 표면에 고분자 용액이 분사되어 그 표면에 나노 섬유 매트층이 구비되는 전기 방사 공정이 수행되며, 이러한 나노 섬유는 각 가닥이 나노 스케일(nano scale)의 극히 얇은 두께를 지니고 있어 타 소재 대비 기준 부피에서의 높은 표면적을 지녀 상기 콜렉터에 대해 우수한 완충 작용을 수행 하므로, 이에 따라 콜렉터는 외부 충격으로부터 효과적으로 보호될 수 있고, 나노 섬유의 특성상 높은 통풍성이 보장되어 부식 등 콜렉터의 화학적 손상이 최소화될 수 있다.The purpose of the present invention is to provide an external ear implant with a nanofiber structure similar to the actual external ear shape and a manufacturing method thereof. As a means of solving this problem, the present invention has an external ear shape through a collector formation step and has properties corresponding to the physical properties of the human body. A collector, which is an implant structure with a , Each strand of these nanofibers has an extremely thin thickness at the nano scale, and has a high surface area at the standard volume compared to other materials, performing an excellent buffering action on the collector. Accordingly, the collector is protected from external shocks. It can be effectively protected, and due to the nature of nanofibers, high ventilation is guaranteed, so chemical damage to the collector, such as corrosion, can be minimized.

Description

외이 임플란트 및 외이 임플란트 제조 방법{External ear shaped implant and manufacturing method for the same}External ear implant and manufacturing method for external ear implant {External ear shaped implant and manufacturing method for the same}

본 발명은 외이 임플란트 및 외이 임플란트 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인체의 외이(External ear) 형상을 지닌 임플란트 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an external ear implant and a method of manufacturing an external ear implant, and more specifically, to an implant having the shape of a human external ear and a method of manufacturing the same.

각종 선천적, 후천적 원인으로 인해 결손된 인체 부위를 보충하기 위해, 해당 부위에 대응되는 형상으로 제조된 각종 인체 임플란트가 활용되고 있다.To supplement parts of the human body that are missing due to various congenital or acquired causes, various human implants manufactured in shapes corresponding to the corresponding parts are being used.

그리고, 이러한 임플란트가 인체의 결손부로 이식됨으로써, 해당 인체 부위가 구현하는 기능 및 미관상의 역할이 수행될 수 있다.And, by implanting such an implant into a defective part of the human body, the functional and aesthetic roles realized by the corresponding human body part can be performed.

이러한 임플란트를 제조하는 방안에는 사출 등 다양한 방법이 존재하나, 최근 3D 프린팅 기술의 발전을 통해 3D 프린팅을 기반으로 제조된 인체용 임플란트가 각광받고 있다.There are a variety of methods for manufacturing such implants, such as injection molding, but recently, with the development of 3D printing technology, human implants manufactured based on 3D printing are gaining attention.

이와 같은 3D 프린팅 제작 방식에 따르면, 특유의 적층 제조 방식을 통해 제작 시간과 공수가 절감되고 제조시 발생하는 각종 폐기물들이 감소되는 등 각종 유익한 장점들이 발생하게 된다.According to this 3D printing production method, various beneficial advantages occur, such as reducing production time and man-hours and reducing various wastes generated during manufacturing through the unique additive manufacturing method.

게다가, 3D 프린팅 기술이 발전됨에 따라, 치아나 혈관과 같이 비교적 단순한 형태의 인체 임플란트 외에도 비교적 복잡한 형상을 지닌 인체 부위에 대한 임플란트 또한 3D 프린팅을 통해 제조될 수 있다.In addition, as 3D printing technology develops, in addition to relatively simple human implants such as teeth or blood vessels, implants for body parts with relatively complex shapes can also be manufactured through 3D printing.

예컨대, 도 1은 외이의 각 주요부를 나타내는 도면이며, 도 1을 참조하면 외이는 전체적으로 상당히 굴곡 및 경사진 구조를 지니고 있음을 알 수 있다.For example, Figure 1 is a diagram showing each main part of the external ear. Referring to Figure 1, it can be seen that the external ear has a significantly curved and inclined structure as a whole.

이에 관하여, 선행하는 대한민국 공개 특허 제 10-2016-0146568 호에서는 귀 재건 및 재건의 필요성을 위한 장치 및 방법이 개시되어 있다.In this regard, the preceding Korean Patent Publication No. 10-2016-0146568 discloses a device and method for ear reconstruction and the need for reconstruction.

상기 선행문헌에 따르는 경우, 복수 개의 귀 2D 이미지가 분석되는 작용을 통해 3D 형상을 지닌 인공 귀가 제공될 수 있다.According to the above prior literature, an artificial ear with a 3D shape can be provided through the operation of analyzing a plurality of 2D images of the ear.

또한, 3D 프린팅 외에도 전기 방사 공정을 통해 인체용 임플란트를 제조하는 방법 또한 대두되고 있다.Additionally, in addition to 3D printing, methods of manufacturing human implants through the electrospinning process are also emerging.

상세하게는, 도 2는 전기 방사 원리에 의한 나노 섬유 제작을 설명하는 개념도이며, 도 2를 참조하면 전기 방사 공정에는 크게 니들(Needle)과, 콜렉터(Collector)가 활용될 수 있다.In detail, Figure 2 is a conceptual diagram explaining nanofiber production based on electrospinning principles. Referring to Figure 2, a needle and a collector can be largely used in the electrospinning process.

더 상세하게는, 상기 니들과 상기 콜렉터 사이에는 전압차가 형성되고, 이와 같은 전압차를 통해 상기 니들로부터 분사되는 고분자 용액이 콜렉터로 가이드된 후 경화되어 특정 섬유를 구성하게 된다.More specifically, a voltage difference is formed between the needle and the collector, and through this voltage difference, the polymer solution sprayed from the needle is guided to the collector and then hardened to form a specific fiber.

이때, 상기 니들로부터 분사되는 고분자 용액은 콜렉터에 근접할수록 그 두께가 감소하여 최종적으로는 굵기가 100nm 이하인 나노 스케일의 두께를 갖게 되며, 이와 같은 최종 생성물은 나노 섬유로 불리고 있다.At this time, the thickness of the polymer solution sprayed from the needle decreases as it approaches the collector, and ultimately has a nanoscale thickness of 100 nm or less, and this final product is called a nanofiber.

이러한 나노 섬유는, 극히 얇은 두께로 인해 타 소재 대비 기준 부피에서의 높은 표면적을 지녀, 높은 완충 효과를 지니면서도 높은 통풍성을 지니는 것으로 알려져 있다.These nanofibers are known to have a high surface area at the standard volume compared to other materials due to their extremely thin thickness, and thus have a high cushioning effect and high ventilation properties.

또한, 이와 같은 나노 섬유는 세포 인식 등 인체 공학적으로 유리한 효과를 갖고 있음이 밝혀져 인체용 임플란트 재료로서도 각광받는 소재이다. In addition, such nanofibers have been found to have ergonomically advantageous effects such as cell recognition, making them a material that is also in the spotlight as an implant material for the human body.

이에 대한 일 예로서, 선행하는 미국 공개 특허 제 2019-151081 호에는 IMPLANT WITH FILLABLE RESERVOIR가 개시되어 있으며, 상기 선행문헌에는 전기 방사를 통한 인체 임플란트 제작에 있어서의 고분자 용액에 대한 조성이 개시되어 있다.As an example of this, the preceding US Patent Publication No. 2019-151081 discloses IMPLANT WITH FILLABLE RESERVOIR, and the prior document discloses the composition of a polymer solution for manufacturing human implants through electrospinning.

그러나, 이와 같은 선행문헌들을 살펴보아도 생적합성과 기계적 강성 모두를 만족하는 외이 임플란트 소재의 조성비가 개시되어 있지 않다.However, even looking at these prior literature, the composition ratio of the external ear implant material that satisfies both biocompatibility and mechanical rigidity is not disclosed.

게다가, 전기 방사 공정의 경우 나노 섬유를 구성하기 위한 고분자 용액이 다소 임의적으로 분사되어 실제 외이 형상과 같은 정교한 제작물을 구현하기 어렵다는 단점이 있으나, 이 또한 상기 선행문헌들에 개시되어 있지 않다.In addition, in the case of the electrospinning process, the polymer solution for forming nanofibers is sprayed somewhat randomly, which has the disadvantage of making it difficult to create elaborate products such as the actual external ear shape, but this is also not disclosed in the preceding literature.

이와 같이, 생적합성, 기계적 강성 및 나노 섬유 구조물의 정교함 모두를 만족하는 외이 임플란트 제조를 위한 방안이 존재하지 않는다는 문제점이 존재한다.As such, there is a problem that there is no method for manufacturing external ear implants that satisfies all of the biocompatibility, mechanical rigidity, and precision of the nanofiber structure.

대한민국 공개 특허 제 10-2016-0146568 호Republic of Korea Public Patent No. 10-2016-0146568 미국 공개 특허 제 2019-151081 호U.S. Published Patent No. 2019-151081

상술한 과제 해결의 일환으로, 본 발명은 생적합성과 기계적 강성 모두를 만족하는 특별한 조성 및 실제 외이 형상과 유사한 나노 섬유 구조체를 가진 외이 임플란트 및 그 제조 방법을 제공하고자 하는 것을 그 목적으로 한다.As part of solving the above-mentioned problems, the purpose of the present invention is to provide an external ear implant with a special composition that satisfies both biocompatibility and mechanical rigidity and a nanofiber structure similar to the actual outer ear shape, and a method of manufacturing the same.

본 발명에 의한 외이 임플란트 제조 방법은, 하이드로 겔을 포함하는 재료로 조성된 외이 형상 3D 콜렉터가 형성되는 콜렉터 형성단계 및 전기 방사 원리에 따라 상기 콜렉터의 표면에 고분자 용액이 분사되어, 상기 콜렉터의 형상에 대응되는 나노 섬유 매트층이 상기 콜렉터에 증착됨으로써 외이 형상 3D 임플란트가 제조되는 임플란트 제조단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The method of manufacturing an external ear implant according to the present invention includes a collector forming step in which an external ear-shaped 3D collector composed of a material containing a hydrogel is formed, and a polymer solution is sprayed on the surface of the collector according to the principle of electrospinning, thereby forming the shape of the collector. Characterized by comprising an implant manufacturing step in which a 3D implant in the shape of the outer ear is manufactured by depositing a nanofiber mat layer corresponding to the collector on the collector.

또한, 상기 임플란트 제조단계는, 상기 콜렉터의 적어도 하나의 테두리 지점이 외측으로 잡아 당겨져 탄성 변형에 의해 상기 콜렉터가 평탄화된 후, 평탄화된 상기 콜렉터의 표면에 상기 고분자 용액이 분사되어 상기 콜렉터의 형상에 대응되는 나노 섬유 매트층이 상기 콜렉터의 표면에 증착되고, 평탄화되도록 상기 콜렉터에 가해진 외력이 해제되어 상기 콜렉터가 본래 형상으로 탄성 복원됨으로써 상기 임플란트가 제조되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the implant manufacturing step, at least one edge point of the collector is pulled outward and the collector is flattened by elastic deformation, and then the polymer solution is sprayed on the flattened surface of the collector to conform to the shape of the collector. The implant is manufactured by depositing a corresponding nanofiber mat layer on the surface of the collector, releasing the external force applied to the collector to flatten it, and elastically restoring the collector to its original shape.

본 발명에 의한 외이 임플란트는, 외이 형상으로 형성되고 하이드로 겔을 포함하는 재료로 형성되는 콜렉터 및 나노 섬유로 형성되어 상기 콜렉터의 표면에 구비되고, 상기 콜렉터의 형상에 대응되는 형상을 갖는 나노 섬유 매트층을 포함하는 것을 특징으로 한다.The external ear implant according to the present invention is a collector formed in the shape of the external ear and made of a material containing a hydrogel, and a nanofiber mat formed of nanofibers and provided on the surface of the collector, and having a shape corresponding to the shape of the collector. It is characterized by comprising a layer.

또한, 상기 하이드로 겔은, 젤라틴 또는 콜라겐 중 적어도 하나 이상을 포함하는 재료로 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the hydrogel is characterized in that it is formed of a material containing at least one of gelatin or collagen.

또한, 상기 하이드로 겔은, 인체 외이 연골의 기계적 강성에 대응되는 강성을 갖도록 알지네이트가 더 포함되는 재료로 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the hydrogel is characterized in that it is formed of a material further containing alginate to have a rigidity corresponding to the mechanical rigidity of human external ear cartilage.

또한, 상기 나노 섬유 매트층은, 젤라틴 또는 콜라겐 중 적어도 하나 이상을 포함하는 재료로 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the nanofiber mat layer is characterized by being formed of a material containing at least one of gelatin or collagen.

본 발명에 의한 외이 임플란트 제조 방법에 따르면, 콜렉터 형성단계를 통해 외이 형상을 지닌 임플란트 구조물인 콜렉터가 형성되며, 다음 공정으로 상기 콜렉터의 표면에 고분자 용액이 분사되어 그 표면에 나노 섬유 매트층이 구비되는 전기 방사 공정이 수행되고, 이러한 나노 섬유는 각 가닥이 나노 스케일(nano scale)의 극히 얇은 두께를 지니고 있어 타 소재 대비 기준 부피에서의 높은 표면적을 지녀 상기 콜렉터에 대해 우수한 완충 작용을 수행 하므로, 이에 따라 콜렉터는 외부 충격으로부터 효과적으로 보호될 수 있고, 나노 섬유의 특성상 높은 통풍성이 보장되어 부식 등 콜렉터의 화학적 손상이 최소화될 수 있다.According to the external ear implant manufacturing method according to the present invention, a collector, which is an implant structure having the shape of the external ear, is formed through the collector forming step, and in the next process, a polymer solution is sprayed on the surface of the collector to form a nanofiber mat layer on the surface. An electrospinning process is carried out, and each strand of these nanofibers has an extremely thin thickness of the nano scale, so it has a high surface area in the standard volume compared to other materials and performs an excellent buffering action on the collector, Accordingly, the collector can be effectively protected from external shocks, and high ventilation is ensured due to the characteristics of nanofibers, thereby minimizing chemical damage to the collector, such as corrosion.

게다가, 상기 나노 섬유 매트층이 외이 형상을 지닌 상기 콜렉터의 표면에 구비됨에 따라, 상기 나노 섬유 매트층 또한 실제 외이 형상과 최대한 유사하게 형성될 수 있어, 외이 임플란트의 표면 외관을 구성하는 상기 나노 섬유 매트층의 정교성이 향상되므로, 이를 통해 상술한 나노 섬유의 각종 효과들이 일정한 품질로 구현될 뿐만 아니라 그 심미적 기능 또한 실제 외이와 마찬가지로 최대한 이질감 없이 구현될 수 있다.In addition, as the nanofiber mat layer is provided on the surface of the collector having the outer ear shape, the nanofiber mat layer can also be formed as similar as possible to the actual outer ear shape, so that the nanofibers constituting the surface appearance of the outer ear implant As the sophistication of the mat layer is improved, not only can the various effects of the nanofibers described above be realized with consistent quality, but their aesthetic functions can also be implemented with as little sense of heterogeneity as possible, just like the actual outer ear.

또한, 실제 외이 형상과 같이 복잡한 굴곡, 돌출부 등을 지닌 상기 콜렉터가 탄성 변형에 의해 평탄화 되고, 평탄화된 상기 콜렉터에 상술한 전기 방사 공정이 수행됨에 따라, 상기 콜렉터의 평탄화 수준에 대응하여 그 표면에 구비되는 상기 나노 섬유 매트층 또한 두께가 균일하도록 등각 증착될 수 있게 되어, 그 품질과 성능이 일정하게 유지되는 효과가 발생하게 된다.In addition, the collector, which has complex curves, protrusions, etc., like the shape of the actual outer ear, is flattened by elastic deformation, and as the above-described electrospinning process is performed on the flattened collector, the surface is formed in response to the level of flattening of the collector. The nanofiber mat layer provided can also be conformally deposited to have a uniform thickness, resulting in the effect of maintaining constant quality and performance.

이때, 전기 방사 공정이 완료된 이후 상기 콜렉터가 탄성 복원됨에 따라, 그 표면에 구비된 나노 섬유 매트층은 탄성 복원된 상기 콜렉터의 본래 형상과 같이 실제 외이 형상으로 탄성 변형되므로, 상술한 평탄화 과정이 수행됨에도 불구하고 돌출 구조 등 입체적으로도 실제 외이 형상을 갖는 나노 섬유 매트층이 조성될 수 있어, 정교함이 최대한 만족되면서도 제조 용이성 또한 향상되는 효과가 발생하게 된다. At this time, as the collector is elastically restored after the electrospinning process is completed, the nanofiber mat layer provided on its surface is elastically deformed into the actual outer shape like the original shape of the elastically restored collector, and the above-described planarization process is performed. Despite this, a nanofiber mat layer having an actual external shape in three dimensions, such as a protruding structure, can be formed, thereby maximizing precision and improving ease of manufacture.

본 발명에 의한 외이 임플란트는, 상기 콜렉터와 상기 나노 섬유 매트층간 증착체로 구성될 수 있으며, 상기 콜렉터가 실제 외이의 물성을 만족하면서도 생적합성과 탄성을 극대화할 수 있는 하이드로 겔 조성비로 제작됨에 따라, 인체 이식에 최적화된 외이 임플란트가 제공되는 효과가 발생하게 된다.The external ear implant according to the present invention may be composed of the collector and the interlayer deposited nanofiber mat, and the collector is manufactured with a hydrogel composition ratio that can maximize biocompatibility and elasticity while satisfying the physical properties of the actual external ear, The effect is that an external ear implant optimized for human implantation is provided.

또한, 상기 콜렉터의 경우 피이식자의 외이 연골 물성을 만족하는 범위 내에서 탄성이 극대화되도록 조성되므로, 피이식자에 대한 생체 적합성이 최대한 만족되면서도 상술한 전기 방사 공정에서의 콜렉터 평탄화 과정에 있어 증가된 탄성에 대응되는 만큼 탄성 변형 및 탄성 복원되는데 용이해지는 제조상의 편의성 및 정교성 또한 모두 만족하게 되는 효과가 발생하게 된다. In addition, in the case of the collector, the elasticity is maximized within the range that satisfies the physical properties of the external ear cartilage of the transplant recipient, so that biocompatibility for the transplant recipient is satisfied as much as possible while increasing the collector flattening process in the electrospinning process described above. The effect of satisfying both convenience and precision in manufacturing is that elastic deformation and elastic restoration become easier as they correspond to elasticity.

또한, 상술한 바와 같이 평탄화된 상기 콜렉터가 탄성 복원될 시 그 표면에 구비된 상기 나노 섬유 매트층이 상기 콜렉터의 본래 형상인 외이 형상으로 탄성 변형됨에 있어, 상기 나노 섬유 매트층이 젤라틴 등 탄성재를 포함하는 소재로 형성됨에 따라, 상기 나노 섬유 매트층은 증가된 탄성에 대응하여 탄성 복원되는 상기 콜렉터의 본래 형상, 즉 실제 외이 형상으로 더욱 자연스럽게 탄성 변형될 수 있게 되어 제조상의 편의성 및 정교함이 더욱 향상되는 효과가 발생하게 된다.In addition, when the collector flattened as described above is elastically restored, the nanofiber mat layer provided on the surface is elastically deformed into the outer shape of the collector, which is the original shape of the collector, so that the nanofiber mat layer is made of an elastic material such as gelatin. As it is formed of a material containing, the nanofiber mat layer can be elastically deformed more naturally into the original shape of the collector, that is, the actual outer ear shape, which is elastically restored in response to the increased elasticity, thereby increasing convenience and precision in manufacturing. An improved effect occurs.

도 1은 외이의 각 주요부를 나타내는 도면이다.
도 2는 전기 방사 원리에 의한 나노 섬유 제작을 설명하는 개념도이다.
도 3은 본 발명에 의한 외이 임플란트 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 3D 프린팅의 일 예를 나타내는 개념도이다.
도 5는 외이 형상 3D 템플릿의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 외이 형상 3D 음각 몰드의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 외이 형상 3D 콜렉터를 나타내는 도면이다.
도 8은 상호 상이한 알지네이트와 젤라틴 혼합비로 제조된 외이 형상 3D 콜렉터의 4개 표본에 대한 응력-변형 곡선이다.
도 9는 도 8에 나타난 각 표본에 대한 영률 범위를 나타내는 그래프이다.
도 10은 임플란트 제조단계에서의 전기 방사 공정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 의해 제조된 외이 형상 3D 임플란트의 일 예시를 나타내는 도면이다.
도 12는 도 11에 도시된 외이 형상 3D 임플란트의 직경 분포를 나타내는 그래프이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 의해 형성된 외이 형상 3D 콜렉터에 대한 전기장 시뮬레이션의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 14는 도 13에 도시된 점선 영역에 대한 확대도이다.
도 15a 내지 도 15c는 도 14에 도시된 점선 부분 중 이륜 대응 영역이 각기 반시계 방향으로 0˚, 30˚ 및 60˚로 굽혀진 상태에서 수행된 전기장 시뮬레이션의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 16은 도 15a 내지 도 15c 각각에 도시된 경우에 대한 전기장 각도 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다.
도 17a는 본 발명의 일 실시예에 의한 외이 형상 임플란트 중 주상와 대응 영역의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 17b는 본 발명의 다른 실시예에 의한 외이 형상 임플란트 중 주상와 대응 영역의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 18은 도 17a와 도 17b 각각에 도시된 점선 영역에 형성된 나노 섬유 매트의 평균 두께를 나타내는 그래프이다.
도 19는 본 발명의 실시예에 의해 형성된 외이 형상 3D 임플란트의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 20은 도 19에 도시된 외이 형상 3D 임플란트의 주요부별 평균 두께를 나타내는 그래프이다.
1 is a diagram showing each main part of the external ear.
Figure 2 is a conceptual diagram explaining nanofiber production based on electrospinning principles.
Figure 3 is a flow chart showing the method of manufacturing an external ear implant according to the present invention.
Figure 4 is a conceptual diagram showing an example of 3D printing.
Figure 5 is a diagram showing an example of an external ear shape 3D template.
Figure 6 is a diagram showing an example of an external ear-shaped 3D engraved mold.
Figure 7 is a diagram showing an external ear-shaped 3D collector.
Figure 8 is a stress-strain curve for four specimens of the outer ear-shaped 3D collector manufactured with different alginate and gelatin mixing ratios.
Figure 9 is a graph showing the Young's modulus range for each sample shown in Figure 8.
Figure 10 is a conceptual diagram for explaining the electrospinning process in the implant manufacturing stage.
Figure 11 is a diagram showing an example of an external ear-shaped 3D implant manufactured according to an embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a graph showing the diameter distribution of the external ear-shaped 3D implant shown in FIG. 11.
Figure 13 is a diagram showing an example of an electric field simulation for a concave-shaped 3D collector formed according to an embodiment of the present invention.
FIG. 14 is an enlarged view of the dotted line area shown in FIG. 13.
FIGS. 15A to 15C are diagrams illustrating an example of an electric field simulation performed in a state in which the two-wheel corresponding region of the dotted line portion shown in FIG. 14 is bent counterclockwise at 0°, 30°, and 60°, respectively.
FIG. 16 is a graph showing electric field angle simulation results for the cases shown in each of FIGS. 15A to 15C.
Figure 17a is a diagram showing an example of the navicular fossa corresponding area among the external ear-shaped implants according to an embodiment of the present invention.
Figure 17b is a diagram showing an example of the navicular fossa corresponding area among the external ear-shaped implants according to another embodiment of the present invention.
Figure 18 is a graph showing the average thickness of the nanofiber mat formed in the dotted line area shown in each of Figures 17a and 17b.
Figure 19 is a diagram showing an example of an external ear-shaped 3D implant formed according to an embodiment of the present invention.
FIG. 20 is a graph showing the average thickness of each main part of the external ear-shaped 3D implant shown in FIG. 19.

본 발명의 설명에 앞서, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시 예 및 도면에 포함되어 있고, 명세서 전체에 걸쳐 기재된 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.Prior to the description of the present invention, specific details for carrying out the present invention are included in the following embodiments and drawings, and like reference numerals used throughout the specification refer to like elements.

또한, 본 명세서에서의 단수형 표현들은 문구에서 특별히 언급하지 않는 이상 복수형도 포함한다 할 것이다.In addition, singular expressions in this specification will also include plural forms unless specifically stated in the phrase.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 외이 임플란트 및 외이 임플란트 제조 방법에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, the external ear implant and the external ear implant manufacturing method according to the present invention will be described with reference to the drawings.

도 3은 본 발명에 의한 외이 임플란트 제조 방법을 나타내는 흐름도이며, 이를 참조하여 본 발명에 의한 외이 임플란트 제조 방법에 대해 설명하도록 한다.Figure 3 is a flowchart showing the external ear implant manufacturing method according to the present invention, and with reference to this, the external ear implant manufacturing method according to the present invention will be described.

도 3을 참조한 바와 같이, 본 발명에 의한 외이 임플란트 제조 방법은 템플릿 형성단계(S100), 몰드 형성단계(S200), 콜렉터 형성단계(S300) 및 임플란트 제조단계(S400)를 포함한다.3, the method of manufacturing an external ear implant according to the present invention includes a template forming step (S100), a mold forming step (S200), a collector forming step (S300), and an implant manufacturing step (S400).

먼저, 상기 템플릿 형성단계(S100)를 통해 일종의 주형인 외이 형상 3D 템플릿이 형성되고, 다음으로 상기 몰드 형성단계(S200)에서는 상기 템플릿을 기반으로 하여 외이 형상 3D 음각 몰드가 형성된다.First, in the template forming step (S100), a 3D template in the shape of the outer ear, which is a type of mold, is formed, and then in the mold forming step (S200), a 3D engraved mold in the shape of the outer ear is formed based on the template.

다음으로, 상기 콜렉터 형성단계(S300)에서는 상기 음각 몰드를 기반으로 외이 형상 3D 콜렉터가 형성된다.Next, in the collector forming step (S300), a 3D collector in the shape of an external ear is formed based on the engraved mold.

마지막으로, 상기 임플란트 제조단계(S400)에서는 전기 방사 공정을 통해 고분자 용액이 상기 콜렉터에 분사되며, 이에 따라 상기 콜렉터에 대응되는 형상을 지닌 나노 섬유 매트층이 상기 콜렉터의 표면에 증착됨으로써 외이 임플란트가 제조된다.Finally, in the implant manufacturing step (S400), a polymer solution is sprayed onto the collector through an electrospinning process, and a nanofiber mat layer with a shape corresponding to the collector is deposited on the surface of the collector, thereby creating an external ear implant. It is manufactured.

즉, 상기 콜렉터를 외이 형상으로 구성함으로써, 이에 증착되는 나노 섬유 또한 외이 형상으로 구성될 수 있는 것이다. In other words, by configuring the collector in the shape of an external ear, the nanofibers deposited on it can also be configured in the shape of an external ear.

이때, 통상적인 전기 방사 공정에서의 콜렉터란 고분자 용액이 분사되는 목적물을 의미하고, 이러한 전기 방사 공정의 최종 결과물은 상기 콜렉터의 표면에 나노 스케일로 구비된 나노 섬유만을 의미한다.At this time, the collector in a typical electrospinning process refers to the target object onto which the polymer solution is sprayed, and the final result of this electrospinning process refers only to nanofibers provided in a nanoscale on the surface of the collector.

그러나, 본 발명에 의한 외이 임플란트 제조 방법 및 이를 통해 제조된 외이 임플란트는 최종 형성물로써 나노 섬유 뿐만 아니라, 나노 섬유와 콜렉터 증착체 전체를 대상으로 하며, 이에 대해서는 상세히 후술하도록 한다.However, the external ear implant manufacturing method according to the present invention and the external ear implant manufactured using the same target not only the nanofibers as the final formation, but also the entire nanofibers and the collector deposited body, which will be described in detail later.

이어서, 다른 도면들을 더 참조하여 상기 외이 임플란트 제조 방법의 각 단계에 대해 상세히 설명하도록 한다.Next, each step of the external ear implant manufacturing method will be described in detail with further reference to other drawings.

도 4는 3D 프린팅의 일 예를 나타내는 개념도이고, 도 5는 외이 형상 3D 템플릿의 일 예를 나타내는 도면이며, 도 4 및 도 5를 더 참조하여 상기 템플릿 형성단계(S100)에 대해 더 상세히 설명하도록 한다.FIG. 4 is a conceptual diagram showing an example of 3D printing, and FIG. 5 is a drawing showing an example of an external ear-shaped 3D template. To further describe the template forming step (S100) with reference to FIGS. 4 and 5, do.

먼저, 도 4 및 도 5를 참조한 바와 같이, 3D 프린팅을 통해 상기 템플릿(100)이 형성된다.First, as shown in FIGS. 4 and 5, the template 100 is formed through 3D printing.

이때, 상기 템플릿(100)에 대한 모델링은 임플란트 피 시술자의 인체 조건 등 각종 조건에 대응하여 맞춤 제작될 수 있으며, 상기 템플릿(100)을 프린팅하기 위한 재료로는 각종 고분자 재료가 활용될 수 있다.At this time, modeling of the template 100 can be customized to correspond to various conditions, such as the human body condition of the implant recipient, and various polymer materials can be used as materials for printing the template 100.

이어서, 도 6은 외이 형상 3D 음각 몰드의 일 예를 나타내는 도면이며, 이를 더 참조하여 상기 몰드 형성단계(S200)에 대해 더 상세히 설명하도록 한다.Next, Figure 6 is a diagram showing an example of an external ear-shaped 3D engraved mold, and with further reference to this, the mold forming step (S200) will be described in more detail.

먼저, 상기 템플릿 형성단계(S100)를 통해 형성된 상기 템플릿이 PDMS(Polydimethylsiloxane) 혼합물에 담궈진다.First, the template formed through the template forming step (S100) is immersed in a polydimethylsiloxane (PDMS) mixture.

이때, 본 발명에 대한 실험을 진행함에 있어, 상기 PDMS 혼합물은 PDMS(Polydimethylsiloxane) 모노머와 실리콘 엘라스토머 경화제가 10:1 비율로 혼합되고, 균일한 혼합을 위해 5분간 수동으로 교반된 다음 가시적인 기포가 제거될 때 까지 진공 챔버에 탈기됨으로써 형성된 것이 사용되었다.At this time, in conducting the experiment for the present invention, the PDMS mixture was mixed with PDMS (polydimethylsiloxane) monomer and silicone elastomer curing agent at a ratio of 10:1, manually stirred for 5 minutes to ensure uniform mixing, and then visible bubbles were removed. Those formed by degassing in a vacuum chamber until removed were used.

다음으로, 상기 PDMS 혼합물은 상기 템플릿을 수용한 채 경화되며, 본 발명에 대한 실험 시에는 이러한 경화 과정이 50°C에서 24시간 동안 진행되었다.Next, the PDMS mixture was cured while accommodating the template, and in the experiments of the present invention, this curing process was carried out at 50°C for 24 hours.

다음으로, 경화된 상기 PDMS 혼합물로부터 상기 템플릿이 제거되면 도 6에 예시된 바와 같이 상기 음각 몰드(200)가 형성된다.Next, when the template is removed from the cured PDMS mixture, the engraved mold 200 is formed as illustrated in FIG. 6.

이어서, 도 7은 외이 형상 3D 콜렉터를 나타내는 도면이다.Next, Figure 7 is a diagram showing an external ear-shaped 3D collector.

그리고, 도 8은 상호 상이한 알지네이트와 젤라틴 혼합비로 제조된 외이 형상 3D콜렉터의 4개 표본에 대한 응력-변형 곡선이며, 도 9는 도 8에 나타난 각 표본에 대한 영률 범위를 나타내는 그래프이다.And, Figure 8 is a stress-strain curve for four specimens of the outer ear-shaped 3D collector manufactured with mutually different alginate and gelatin mixing ratios, and Figure 9 is a graph showing the Young's modulus range for each specimen shown in Figure 8.

도 7 내지 도 9를 더 참조하여 상기 콜렉터 형성단계(S300)에 대해 더 상세히 설명하도록 한다.The collector forming step (S300) will be described in more detail with further reference to FIGS. 7 to 9.

상기 콜렉터 형성단계(S300)에서는 전술한 상기 음각 몰드에 하이드로 겔이 부어진 후 경화되고, 경화된 상기 하이드로 겔이 상기 음각 몰드로부터 분리됨으로써 상기 하이드로 겔로 형성된 외이 형상 3D 콜렉터(300)가 구비된다.In the collector forming step (S300), the hydrogel is poured into the above-mentioned intaglio mold and then hardened, and the cured hydrogel is separated from the intaglio mold to provide an external ear-shaped 3D collector 300 formed of the hydrogel.

이때, 앞서 언급한 바와 같이 상기 콜렉터(300)는 상기 임플란트 제조단계(S400)에서의 전기 방사 공정을 위한 콜렉터 기능 뿐만 아니라, 외이 임플란트 완품의 구성으로도 활용되므로, 이는 실제 외이의 물성에 최대한 유사하게 형성될 필요가 있다.At this time, as mentioned above, the collector 300 not only functions as a collector for the electrospinning process in the implant manufacturing step (S400), but is also used as a component of the finished external ear implant, so it is as similar as possible to the physical properties of the actual external ear. It needs to be formed.

따라서, 이와 같은 콜렉터(300)의 물성 구현을 위해, 상기 콜렉터(300)의 주 원료인 하이드로 겔의 제작 조성비가 상호 상이한 아래의 4종 실시예가 구상되었으며, 이에 대해 상세히 설명하도록 한다.Therefore, in order to realize the physical properties of the collector 300, the following four examples in which the production composition ratio of the hydrogel, which is the main raw material of the collector 300, are different from each other were designed, and these will be described in detail.

[실시예 1-1][Example 1-1]

본 실시예에서의 콜렉터(300)를 형성하기 위한 음각 몰드는 앞서 상기 템플릿 형성단계(S100) 및 상기 몰드 형성단계(S200)의 설명시에 언급된 실험예에 따라 형성된 것이 사용되었다.The engraved mold for forming the collector 300 in this embodiment was used as one formed according to the experimental example mentioned above when explaining the template forming step (S100) and the mold forming step (S200).

또한, 상기 하이드로 겔을 구성하기 위해 다음과 같이 가공 및 조성된 젤라틴(gelatin)이 활용되었다.In addition, gelatin processed and formulated as follows was used to construct the hydrogel.

상세하게는, 상기 젤라틴은 소 피부의 젤라틴으로, 50°C의 물에서 자기 교반에 의해 300rpm으로 1시간 동안 용해된 것이 사용되었다.In detail, the gelatin was gelatin from bovine skin, dissolved in water at 50°C by magnetic stirring at 300 rpm for 1 hour.

그리고, 이러한 젤라틴 용액은 상기 음각 몰드에 부어진 후, 10% w/w 염화칼슘 용액에 2시간 동안 이온 가교됨으로써 상기 음각 몰드 내에서 하이드로 겔로 조성된다.Then, this gelatin solution is poured into the intaglio mold and then ion cross-linked in a 10% w/w calcium chloride solution for 2 hours to form a hydrogel in the intaglio mold.

이후, 상기 하이드로 겔이 상기 음각 몰드로부터 분리됨으로써 하이드로 겔로 구성된 콜렉터(300)가 형성된다.Thereafter, the hydrogel is separated from the engraved mold to form a collector 300 made of hydrogel.

[실시예 1-2][Example 1-2]

본 실시예에서의 콜렉터(300)를 형성하기 위한 과정은 앞서 설명한 실시예 1-1의 과정과 동일하나, 다음과 같은 차이가 있다.The process for forming the collector 300 in this embodiment is the same as the process in Example 1-1 described above, but there are the following differences.

음각 몰드에 부어지는 용액의 경우, 상술한 젤라틴 용액에 알지네이트(alginate)가 더 첨가된 후 5분 동안 수동으로 혼합됨으로써 형성된 것이다.In the case of the solution poured into the intaglio mold, it was formed by adding alginate to the above-described gelatin solution and then manually mixing for 5 minutes.

이때, 알지네이트와 젤라틴의 조성비는 알지네이트 100 중량부에 대해 젤라틴이 300 중량부로 구성된 것이며, 이는 달리 말해 알지네이트:젤라틴=1:3의 비율을 의미한다. At this time, the composition ratio of alginate and gelatin is 300 parts by weight of gelatin for 100 parts by weight of alginate, which in other words means a ratio of alginate:gelatin = 1:3.

그리고, 이러한 알지네이트-젤라틴 용액은 상기 음각 몰드에 부어진 후, 10% w/w 염화칼슘 용액에 2시간 동안 이온 가교됨으로써 상기 음각 몰드 내에서 하이드로 겔로 조성된다.Then, this alginate-gelatin solution is poured into the intaglio mold and then ion cross-linked in a 10% w/w calcium chloride solution for 2 hours to form a hydrogel in the intaglio mold.

이후, 상기 하이드로 겔이 상기 음각 몰드로부터 분리됨으로써 하이드로 겔로 구성된 콜렉터(300)가 형성된다.Thereafter, the hydrogel is separated from the engraved mold to form a collector 300 made of hydrogel.

[실시예 1-3][Example 1-3]

본 실시예에서의 콜렉터(300)를 형성하기 위한 과정은 앞서 설명한 실시예 1-2의 과정과 동일하나, 다음과 같은 차이가 있다.The process for forming the collector 300 in this embodiment is the same as the process in Example 1-2 described above, but there are the following differences.

본 실시예에서의 알지네이트와 젤라틴의 조성비는 알지네이트 100 중량부에 대해 젤라틴이 100 중량부로 구성된 것이며, 이는 달리 말해 알지네이트:젤라틴=1:1의 비율을 의미한다. The composition ratio of alginate and gelatin in this example is 100 parts by weight of gelatin per 100 parts by weight of alginate, which in other words means a ratio of alginate:gelatin = 1:1.

[실시예 1-4][Example 1-4]

본 실시예에서의 콜렉터(300)를 형성하기 위한 과정은 앞서 설명한 실시예 1-1의 과정과 동일하나, 다음과 같은 차이가 있다.The process for forming the collector 300 in this embodiment is the same as the process in Example 1-1 described above, but there are the following differences.

음각 몰드에 부어지는 용액의 경우, 젤라틴 대신 알지네이트만이 활용되었다.For the solution poured into the intaglio mold, only alginate was used instead of gelatin.

보다 상세하게는, 상기 알지네이트는 50°C의 물에서 자기 교반에 의해 300rpm으로 1시간 동안 용해된 것이다.More specifically, the alginate was dissolved in water at 50°C by magnetic stirring at 300 rpm for 1 hour.

그리고, 이러한 알지네이트 용액은 상기 음각 몰드에 부어진 후, 10% w/w 염화칼슘 용액에 2시간 동안 이온 가교됨으로써 상기 음각 몰드 내에서 하이드로 겔로 조성된다.Then, this alginate solution is poured into the intaglio mold and then ionically cross-linked in a 10% w/w calcium chloride solution for 2 hours to form a hydrogel in the intaglio mold.

이후, 상기 하이드로 겔이 상기 음각 몰드로부터 분리됨으로써 하이드로 겔로 구성된 콜렉터(300)가 형성된다.Thereafter, the hydrogel is separated from the engraved mold to form a collector 300 made of hydrogel.

상술한 각 실시예 별 콜렉터(300)의 기계적 물성 평가는 다음과 같은 방법을 통해 수행되었다.Evaluation of the mechanical properties of the collector 300 for each of the above-described examples was performed through the following method.

각 콜렉터(300) 샘플은 ASTM D638 Type IV 시편의 형태로 준비되었다.Each collector 300 sample was prepared in the form of an ASTM D638 Type IV specimen.

그리고, 이러한 각 시편들의 물성 테스트는 품명 QM100S 및 QMESYS 범용 시험기를 통해 수행되었으며, 이러한 기계적 시험은 10mm/min 의 속도 및 일정 변위 내에서 수행되었다.In addition, physical property tests of each of these specimens were performed using general-purpose testing machines under the product names QM100S and QMESYS, and these mechanical tests were performed within a speed of 10 mm/min and a constant displacement.

그리고, 이러한 기계적 물성 평가 결과는 다음과 같다.And, the results of this mechanical property evaluation are as follows.

먼저, 도 8을 참조하면, 실시예 1-1(A0G100)과 같이 알지네이트가 첨가되지 않은 콜렉터(300)의 기계적 강도가 가장 낮은 것으로 파악되었다.First, referring to FIG. 8, it was found that the mechanical strength of the collector 300 to which alginate was not added, as in Example 1-1 (A0G100), was the lowest.

그러나, 실시예 1-2(A25G100), 실시예 1-3(A50G50) 및 실시예 1-4(A100G0)의 순과 같이, 알지네이트의 상대적 함량 증가에 대응하여 콜렉터(300)의 기계적 강도가 선형적으로 증가함을 알 수 있다.However, as in the order of Example 1-2 (A25G100), Example 1-3 (A50G50), and Example 1-4 (A100G0), the mechanical strength of the collector 300 was linear in response to an increase in the relative content of alginate. It can be seen that it increases exponentially.

그리고, 도 9를 참조하면, 각 콜렉터(300) 시편의 영률 또한 마찬가지로 실시예1-1(Gelatin), 실시예 1-2(1:3), 실시예 1-3(1:1) 및 실시예 1-4(Alginate)의 순으로 증가함을 알 수 있다.And, referring to FIG. 9, the Young's modulus of each collector 300 specimen is also similar to Example 1-1 (Gelatin), Example 1-2 (1:3), Example 1-3 (1:1), and Example 1-3 (1:1). It can be seen that it increases in the order of Example 1-4 (Alginate).

이때, 도 9에서 가로로 도시된 음영은 실제 인체 외이 연골(Cartilage)의 영률 범위를 나타낸다.At this time, the shading shown horizontally in FIG. 9 represents the Young's modulus range of actual human external ear cartilage (Cartilage).

도 8 및 도 9를 참조해 설명한 사항들을 종합하면, 상기 콜렉터(300) 조성 중 알지네이트의 비율이 증가할수록 물성 강도가 증가함을 알 수 있다.Summarizing the matters described with reference to FIGS. 8 and 9, it can be seen that the physical strength increases as the proportion of alginate in the composition of the collector 300 increases.

그러나, 이 경우 상대적으로 젤라틴 비율이 감소함에 따라, 세포 접착을 촉진시키는 생체 활성 효과 및 탄성과 같은 젤라틴 특유의 효능이 감소하게 된다.However, in this case, as the gelatin ratio decreases, the unique effects of gelatin, such as bioactive effects that promote cell adhesion and elasticity, decrease.

따라서, 물성 강도 향상 뿐만 아니라 생체 활성과 탄성 향상과 같은 목적을 모두 구현하기 위해서는 알지네이트와 젤라틴이 적절히 배합되어야 할 필요가 있다.Therefore, in order to achieve all purposes such as improving physical properties and strength as well as improving bioactivity and elasticity, alginate and gelatin need to be appropriately mixed.

그리하여, 도 9를 참조한 설명 시에 언급된 바와 같이, 알지네이트와 젤라틴간 조성비는 최종 생성물인 콜렉터(300)가 실제 인체 외이 연골(Cartilage)의 영률 범위 내의 물성을 갖도록 구성됨이 바람직하다 할 것이다. Therefore, as mentioned in the description with reference to FIG. 9, it is desirable that the composition ratio between alginate and gelatin be configured so that the collector 300, which is the final product, has physical properties within the Young's modulus range of actual human external ear cartilage (Cartilage).

이 경우, 실시예1-2 내지 실시예1-4에 의한 콜렉터(300)가 실제 인체 외이 연골(Cartilage)의 영률 범위를 포함하는 물성을 갖는 것으로 분석되어, 해당 실시예들에 의한 콜렉터(300)가 기계적 강성에 있어 우수한 성질을 지닌 것으로 파악되었다.In this case, the collector 300 according to Examples 1-2 to 1-4 was analyzed to have physical properties including the Young's modulus range of actual human external ear cartilage (Cartilage), and the collector 300 according to the corresponding embodiments ) was found to have excellent properties in terms of mechanical rigidity.

이때, 더욱 바람직하게는, 실시예 1-2와 같이 알지네이트와 젤라틴이 상호 1:3의 비율로 혼합될 수 있다.At this time, more preferably, alginate and gelatin may be mixed in a ratio of 1:3 as in Example 1-2.

상세하게는, 앞서 언급한 바와 같이 실시예 1-2는 실제 인체 외이 연골의 영률 범위를 만족하는 실시예들 중 하나에 포함되므로, 이에 따라 실시예1-2에 의한 콜렉터(300)는 실제 인체 외이 연골에 대응되는 물성 강도를 만족한다.In detail, as mentioned above, Example 1-2 is included as one of the embodiments that satisfies the Young's modulus range of actual human external ear cartilage. Accordingly, the collector 300 according to Example 1-2 is an actual human body. Satisfies the physical properties and strengths corresponding to external ear cartilage.

또한, 실제 인체 외이 연골의 영률 범위를 만족하는 실시예들 중 실시예 1-2가 가장 높은 젤라틴 비중을 지니므로, 이에 따라 피이식자의 임플란트 이식부에 작용되는 젤라틴 특유의 생체 활성 효과 및 탄성 효과가 최대한 확보될 수 있게 된다. In addition, among the examples that satisfy the Young's modulus range of actual human external ear cartilage, Example 1-2 has the highest gelatin specific gravity, and accordingly, the unique bioactive effect and elasticity effect of gelatin applied to the implant graft part of the recipient. can be secured as much as possible.

이때, 상술한 효과들 중 탄성 효과는, 피이식자에게 있어 실제 연골 대비 이질감을 덜 느끼게 하는 작용 등을 포함하나, 임플란트 제조단계(S400)시 콜렉터(300)에 대한 나노 섬유 매트층의 등각 증착성 향상에도 적합한 작용을 수행하며, 이에 대해서는 후술할 임플란트 제조단계(S400)의 상세한 설명시에 자세히 다루도록 한다. At this time, the elasticity effect among the above-mentioned effects includes the effect of making the recipient feel less foreign than the actual cartilage, but the conformal deposition of the nanofiber mat layer on the collector 300 during the implant manufacturing step (S400) It also performs an action suitable for improving performance, and this will be discussed in detail in the detailed description of the implant manufacturing step (S400), which will be described later.

덧붙여, 인체 외이 연골의 영률 범위를 만족하면서도 젤라틴 특유의 효능을 최대한 구현할 수 있는 바람직한 하이드로 겔의 조성에 관하여, 알지네이트:젤라틴=1:3 비율이 설명되었으나, 이는 본 실험 방식 및 본 실험 방식에 활용된 인체 샘플을 기준으로 한 설명상의 일 예일 뿐이다. In addition, regarding the composition of a preferred hydrogel that can maximize the unique efficacy of gelatin while satisfying the Young's modulus range of human external ear cartilage, the ratio of alginate:gelatin = 1:3 was explained, but this was used in this experiment and this method. This is only an illustrative example based on a human sample.

상세하게는, 임플란트 피 시술자의 연령, 성별, 골밀도, 인체 각부 치수, 체중 등 인체 관련 각종 데이터에 대응하여 다양한 범위의 인체 외이 연골의 영률 범위가 산출 또는 선택될 수 있다.In detail, a variety of Young's modulus ranges of human external ear cartilage can be calculated or selected in response to various data related to the human body, such as the age, gender, bone density, dimensions of each part of the human body, and body weight, of the implant recipient.

즉, 도 9를 통해 설명한 사항은 다양하게 존재할 수 있는 인체 외이 연골의 영률 범위의 일 예일 뿐이고 알지네이트:젤라틴=1:3 비율은 이러한 도 9의 조건 하에서 가장 바람직한 예일 뿐이다.In other words, what is explained through FIG. 9 is only an example of the Young's modulus range of human external ear cartilage that can exist in various ways, and the alginate:gelatin = 1:3 ratio is only the most preferable example under the conditions of FIG. 9.

따라서, 가장 바람직하게는 피 시술자의 외이 연골 물성에 맞추어 해당 물성이 구현될 만큼만 알지네이트 등 강성 재료가 구비되고, 그 외 나머지는 젤라틴 등 탄성 재료가 구비됨으로써, 해당 피 시술자 인체의 기계적 강도를 만족하는 범위 내에서 최대한의 탄성과 생적합성이 만족되는 하이드로 겔이 조성될 수 있을 것이다. Therefore, most preferably, only enough rigid material such as alginate is provided to realize the corresponding physical properties according to the physical properties of the outer ear cartilage of the person being treated, and elastic materials such as gelatin are provided for the rest, thereby satisfying the mechanical strength of the human body of the person being treated. A hydrogel that satisfies maximum elasticity and biocompatibility within this range can be created.

이어서, 도 10은 임플란트 제조단계에서의 전기 방사 공정을 설명하기 위한 개념도이다.Next, Figure 10 is a conceptual diagram for explaining the electrospinning process in the implant manufacturing stage.

그리고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 의해 제조된 외이 형상 3D 임플란트의 일 예시를 나타내는 도면이고, 도 12는 도 11에 도시된 외이 형상 3D 임플란트의 직경 분포를 나타내는 그래프이다. And, FIG. 11 is a diagram showing an example of an external ear-shaped 3D implant manufactured according to an embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a graph showing the diameter distribution of the external ear-shaped 3D implant shown in FIG. 11.

도 10 내지 도 12를 더 참조하여 상기 임플란트 제조단계(S400)에 대해 설명하도록 한다.The implant manufacturing step (S400) will be described with further reference to FIGS. 10 to 12.

도 10을 더 참조하면, 상기 임플란트 제조단계(S400)에서는 고분자 용액이 니들(needle)로부터 상술한 콜렉터(300)에 분사되는 전기 방사 공정이 수행된다.Referring further to FIG. 10, in the implant manufacturing step (S400), an electrospinning process is performed in which a polymer solution is sprayed from a needle to the collector 300 described above.

이때, 본 발명에 대한 실험을 수행함에 있어, 상기 고분자 용액은 7.5%, w/v의 농도인 PCL(polycaprolactone, Mw 80000)이 6시간 동안 교반된 후, 클로로포름-메탄올(3:1)에 용해됨으로써 마련된 것이 활용되었다.At this time, in performing the experiment for the present invention, the polymer solution was stirred for 6 hours with PCL (polycaprolactone, Mw 80000) at a concentration of 7.5%, w/v, and then dissolved in chloroform-methanol (3:1). What was provided was put to use.

덧붙여, 상기 고분자 용액은 상술한 PCL 조성물 뿐만 아니라, 이에 젤라틴(Gelatin) 또는 콜라겐(Collagen)이 혼합된 것이 사용될 수 있고, 그 외 가교된 젤라틴(Crosslinked gelatin), PET(polyethylene terephthalate), PU (Poly urethane), PLGA (poly(lactic-co-glycolic acid)) 등으로 다양하게 구성될 수 있다.In addition, the polymer solution may include not only the above-mentioned PCL composition, but also a mixture of gelatin or collagen, and other crosslinked gelatin, PET (polyethylene terephthalate), and PU (Poly). urethane), PLGA (poly(lactic-co-glycolic acid)), etc.

또한, 본 발명에 대한 실험을 수행함에 있어, 상기 니들(needle)은 내경이 0.6mm인 23 게이지 금속 바늘이 활용되었으며, 상기 고분자 용액이 분사되는 상기 니들(needle)의 말단으로부터 콜렉터(300)까지의 최단 직선 거리는 20cm로 설정되었다.In addition, in performing the experiment for the present invention, a 23 gauge metal needle with an inner diameter of 0.6 mm was used, and the needle was used from the end of the needle where the polymer solution is sprayed to the collector 300. The shortest straight line distance was set at 20cm.

또한, 상기 고분자 용액의 분사 속도는 0.4mL/h로 일정하게 유지되었으며, 전기 방사 원리 구현을 위해 상기 금속 바늘과 콜렉터(300) 사이에는 19kV의 전압차에 대응되는 전기장이 조성 및 유지되었다.In addition, the injection speed of the polymer solution was kept constant at 0.4 mL/h, and an electric field corresponding to a voltage difference of 19 kV was created and maintained between the metal needle and the collector 300 to implement the electrospinning principle.

그리고, 고분자 용액은 상술한 전기장에 의해 콜렉터로 유도 분사 된다. Then, the polymer solution is injected into the collector by the electric field described above.

이러한 전기 방사 공정을 통해 형성된 외이 형상의 3D 나노 섬유 매트층(400)에 대한 예시는 도 11의 (a)에 도시되어 있으며, 도시되어 있지는 않으나 그 배후면에는 콜렉터가 구비되어 있고, 콜렉터와 나노 섬유 매트층(400) 증착체는 일체로써 외이 임플란트(1000)를 구성한다.An example of the outer ear-shaped 3D nanofiber mat layer 400 formed through this electrospinning process is shown in (a) of FIG. 11, and although not shown, a collector is provided on the rear surface, and the collector and nano The deposited fiber mat layer 400 integrally constitutes the external ear implant 1000.

또한, 도 11의 (b)와 같이 SEM 전자 현미경을 통해 나노 스케일로 상기 나노 섬유 매트층(400)이 구성된 것이 확인되었다.In addition, as shown in (b) of FIG. 11, it was confirmed that the nanofiber mat layer 400 was constructed at the nanoscale through an SEM electron microscope.

덧붙여, 도 4 및 도 5를 통해 전술한 바와 같이, 상기 템플릿(100)은 실제 외이 대비 전체적 구조 뿐만 아니라, 이륜(Helix), 대이륜(Antihelix), 주상와(Scapha) 등 실제 외이의 세부 형상까지 상세하게 반영된 것이다.In addition, as described above with reference to FIGS. 4 and 5, the template 100 has not only the overall structure compared to the actual outer ear, but also the detailed shape of the actual outer ear, such as the helix, antihelix, and scapha. It is reflected in detail.

그리고, 도 5 내지 도 7을 통해 순차적으로 설명된 바와 같이, 상기 템플릿(100)을 기반으로 음각 몰드(200) 및 콜렉터(300)가 순차 형성되므로, 이 중 최종 목적물인 상기 콜렉터(300) 또한 당연히 상기 템플릿(100)과 마찬가지로 실제 외이의 세부 형상까지 구비하고 있다.And, as sequentially explained in FIGS. 5 to 7, the engraved mold 200 and the collector 300 are sequentially formed based on the template 100, so that the collector 300, which is the final target, is also Naturally, like the template 100, it has the detailed shape of the actual outer ear.

그리고, 전기 방사 공정에 의해 상기 콜렉터(300)에 증착되는 나노 섬유 매트층(400) 또한 도 11의 (a)에 도시된 바와 같이 실제 외이의 세부 형상까지 구비하게 되는 것이다. In addition, the nanofiber mat layer 400 deposited on the collector 300 through the electrospinning process also has the detailed shape of the actual outer ear, as shown in (a) of FIG. 11.

다만, 도 11의 (a)를 살펴보면, 나노 섬유 매트층(400) 중 주상와(Scapha) 대응 영역에는 이륜(Helix) 대응 영역 등 타 영역들 대비 흑색 명암이 비교적 더 짙게 조성되어 있으며, 이는 주상와(Scapha) 대응 영역에 나노 섬유의 증착이 원활히 진행되지 않았음을 의미한다.However, looking at (a) of FIG. 11, the scapha corresponding area of the nanofiber mat layer 400 has relatively darker black contrast than other areas such as the helix corresponding area, which is the scapha ( Scapha) This means that the deposition of nanofibers did not proceed smoothly in the corresponding area.

또한, 도 12를 더 참조하면 나노 섬유 매트층(400)에는 200~300nm와 같이 해당 층의 직경 크기가 비교적 작은 구간이 상당 비율 존재함을 알 수 있고, 이는 앞서 언급한 주상와(Scapha) 대응 영역인 것으로 확인되었다.In addition, with further reference to Figure 12, it can be seen that in the nanofiber mat layer 400, there is a significant proportion of sections where the diameter of the layer is relatively small, such as 200 to 300 nm, which is the area corresponding to the Scapha mentioned above. It was confirmed that it was.

이는, 외이의 구조 형상적 특이성으로 인해 나노 섬유가 주상와(Scapha) 대응 영역 등 특정 영역에 불충분하게 증착된 것으로 파악되었다.It was found that nanofibers were insufficiently deposited in certain areas, such as the area corresponding to the scapha, due to the structural and morphological specificity of the outer ear.

이에 대한 상세한 설명으로, 도 1을 더 참조한 바와 같이, 외이에는 다양한 곡률과 형상을 지닌 굴곡이 존재하고, 이로 인해 각 위치별로 높이차가 다양하게 존재하는 등 3차원적으로 상당히 복잡한 구조를 지니고 있다.For a detailed explanation of this, as further referring to Figure 1, the outer ear has curves with various curvatures and shapes, and as a result, it has a quite complex three-dimensional structure, such as various height differences at each location. .

특히, 이륜(Helix)과 대이륜(Antihelix) 사이에 위치하는 주상와(Scapha)는 비교적 인체의 중심부에 가장 가까운 곳에 위치하고 있고, 이륜(Helix)의 내측면은 상당히 경사진 구조를 지니고 있다.In particular, the scapha, located between the helix and the antihelix, is relatively located closest to the center of the human body, and the inner surface of the helix has a fairly sloping structure.

즉, 인체 중심부를 기준으로, 외이의 경우 이륜(Helix)은 비교적 돌출된 반면, 이와 인접한 주상와(Scapha)는 상당히 함몰되어 있고, 이러한 돌출부와 함몰부 사이에 각종 오목 내지 볼록 형상 구조가 존재한다. That is, based on the center of the human body, the helix of the outer ear is relatively protruding, while the adjacent scapha is quite depressed, and various concave or convex structures exist between these protrusions and depressions.

그리고, 나노 섬유가 증착되는 콜렉터는 상술한 실제 외이 구조가 반영된 것으로, 이와 같은 외이의 구조 및 형상적 복잡성으로 인해 나노 섬유 매트층(400)에는 주상와(Scapha) 대응 영역에 비교적 나노 섬유가 불충분하게 증착된 것으로 파악되었다.In addition, the collector on which the nanofibers are deposited reflects the actual outer ear structure described above. Due to the structural and morphological complexity of the outer ear, the nanofiber mat layer 400 has relatively insufficient nanofibers in the area corresponding to the scapha. It was found to have been deposited.

더 상세하게는, 전기 방사 공정이 수행됨에 있어 상술한 외이의 복잡한 형상 구조로 인해, 외이의 각부에 대응되는 위치별로 전기장의 낙폭, 진행 각도 등이 상이하게 조성되어, 이에 따라 상기 금속 바늘과 같이 고분자 용액 분사부에 비교적 가까운 콜렉터 부위에만 고분자 용액이 상대적으로 집중 분사되는 등 고분자 용액이 불균일하게 콜렉터로 가이드됨으로써 나노 섬유 매트층의 등각 증착이 구현되기 어려운 것으로 파악된다.More specifically, when the electrospinning process is performed, due to the complex shape structure of the outer ear described above, the electric field drop, propagation angle, etc. are created differently for each position corresponding to each part of the outer ear, and accordingly, like the metal needle, It is understood that conformal deposition of the nanofiber mat layer is difficult to implement because the polymer solution is guided to the collector unevenly, with the polymer solution being sprayed relatively intensively only at the collector area relatively close to the polymer solution spraying area.

이를 해결하기 위하여, 콜렉터의 전 표면에 전기장이 균질하게 분포될 수 있도록 콜렉터를 비교적 평탄하게 변형시켜 나노 섬유가 증착되는 낙차와 경사 등을 균일하게 조성한다는 방안이 모색되었다.In order to solve this problem, a method was sought to create a uniform drop and slope at which nanofibers are deposited by deforming the collector relatively flat so that the electric field can be uniformly distributed over the entire surface of the collector.

예컨대, 도 10에 도시된 바와 같이, 콜렉터(300)가 평판(plate)에 구비된 상태를 기준으로 콜렉터(300)의 테두리부가 복수 개의 와이어(wire)에 의해 외측으로 잡아 당겨질 수 있고, 이에 따라 탄성 변형에 의해 콜렉터 상의 돌출 부분들이 당겨져 각 돌출부에 형성된 경사부가 평탄화될 수 있다. For example, as shown in FIG. 10, based on the state in which the collector 300 is provided on a plate, the edge portion of the collector 300 may be pulled outward by a plurality of wires, and thus The protruding portions on the collector may be pulled due to elastic deformation and the inclined portion formed on each protrusion may be flattened.

이때, 콜렉터가(300) 전술한 실시예 1-2의 경우와 같이 상당한 탄성을 가지도록 조성된다면, 증가된 탄성에 대응하여 콜렉터가 더욱 유연하게 당겨져 상술한 평탄화 과정이 더욱 용이하게 수행될 수 있다.At this time, if the collector 300 is constructed to have significant elasticity as in the case of Example 1-2 described above, the collector is pulled more flexibly in response to the increased elasticity, so that the above-described flattening process can be performed more easily. .

또한, 콜렉터(300) 표면에 나노 섬유 매트층이 증착된 이후에는, 콜렉터(300)의 테두리부를 외측으로 잡아 당기는 외력이 해제됨으로써 평탄화된 콜렉터(300)의 형상이 원래 상태로 탄성 복원될 수 있으며, 이 경우 상술한 탄성의 향상에 대응하여 그 형상 복원률이 상당히 증진될 수 있다. In addition, after the nanofiber mat layer is deposited on the surface of the collector 300, the external force pulling the edge of the collector 300 outward is released, so that the shape of the flattened collector 300 can be elastically restored to its original state. , in this case, the shape recovery rate can be significantly improved in response to the above-mentioned improvement in elasticity.

이 경우, 콜렉터(300)의 표면에 증착된 나노 섬유 매트층(400)의 본래 형상은 평탄화되도록 탄성 변형된 콜렉터(300)의 형상에 대응되는 형상이고, 이러한 콜렉터(300)가 상술한 바와 같이 탄성 복원됨에 따라 상기 나노 섬유 매트층(400)의 최종 형상은 상기 콜렉터(300)의 본래 형상, 즉 다양한 굴곡을 지닌 실제 외이 형상으로 조성된다.In this case, the original shape of the nanofiber mat layer 400 deposited on the surface of the collector 300 is a shape corresponding to the shape of the collector 300 that has been elastically deformed to be flattened, and the collector 300 is as described above. As the elasticity is restored, the final shape of the nanofiber mat layer 400 is formed into the original shape of the collector 300, that is, the actual outer ear shape with various curves.

이때, 전술한 실시예 1-2의 원리와 유사한 개념으로, 나노 섬유 매트층(400) 조성을 위한 고분자 용액이 젤라틴 등 비교적 높은 탄성을 지닌 재료를 포함하여 형성된다면, 나노 섬유 매트층(400)은 더욱 자연스럽게 상기 콜렉터(300)의 탄성 복원된 형상, 즉 실제 외이 형상으로 탄성 변형될 수 있다.At this time, in a similar concept to the principle of Example 1-2 described above, if the polymer solution for forming the nanofiber mat layer 400 is formed including a material with relatively high elasticity such as gelatin, the nanofiber mat layer 400 More naturally, the collector 300 can be elastically deformed into its elastically restored shape, that is, into the actual outer ear shape.

그리고, 상술한 바와 같이 콜렉터(300)를 평탄화시키면 그 표면에 조성되는 전기장이 균일하게 분포된다는 점에 대해서는 다른 도면들을 더 참조하여 상세히 설명하도록 한다.In addition, when the collector 300 is flattened as described above, the fact that the electric field created on the surface is uniformly distributed will be explained in detail with further reference to other drawings.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 의해 형성된 외이 형상 3D 콜렉터에 대한 전기장 시뮬레이션의 일 예를 나타내는 도면이고, 도 14는 도 13에 도시된 점선 영역에 대한 확대도이다.FIG. 13 is a diagram showing an example of an electric field simulation for a concave-shaped 3D collector formed according to an embodiment of the present invention, and FIG. 14 is an enlarged view of the dotted line area shown in FIG. 13.

그리고, 도 15a 내지 도 15c는 도 14에 도시된 점선 부분 중 이륜 대응 영역이 각기 반시계 방향으로 0˚, 30˚ 및 60˚로 굽혀진 상태에서 수행된 전기장 시뮬레이션의 일 예를 나타내는 도면이고, 도 16은 도 15a 내지 도 15c 각각에 도시된 경우에 대한 전기장 각도 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다. 15A to 15C are diagrams showing an example of an electric field simulation performed in a state in which the two-wheel corresponding region of the dotted line portion shown in FIG. 14 is bent counterclockwise at 0°, 30°, and 60°, respectively; FIG. 16 is a graph showing electric field angle simulation results for the cases shown in each of FIGS. 15A to 15C.

도 13, 도 14, 도 15a 내지 도 15c 및 도 16을 더 참조하여 나노 섬유 매트층의 균일 증착 방안에 대해 더 상세히 설명하도록 한다.The method for uniformly depositing the nanofiber mat layer will be described in more detail with further reference to FIGS. 13, 14, 15A to 15C, and 16.

먼저, 도 13을 더 참조하면, 콜렉터가 평탄화되는 경우 그 표면에 형성되는 전기장 분포가 균일화되는지 여부를 확인하기 위한 가상 시뮬레이션이 수행되었다.First, with further reference to FIG. 13, a virtual simulation was performed to determine whether the electric field distribution formed on the surface of the collector is uniformed when the collector is flattened.

이때, 해당 시뮬레이션은 MINITAB v17.1.0 소프트웨어를 통해 수행되었다.At this time, the simulation was performed using MINITAB v17.1.0 software.

또한, 도 14를 더 참조하면, 콜렉터 상의 주상와(Scapha) 대응 영역(s) 및 이로부터 연장되는 이륜(Helix) 대응 영역(h)간 높이차 및 경사 차이가 본 시뮬레이션이 반영될 수 있도록 측면도를 기준으로 한 2D 콜렉터 모델링이 활용되었다.In addition, referring further to FIG. 14, a side view is shown so that the height difference and slope difference between the Scapha corresponding area (s) on the collector and the Helix corresponding area (h) extending therefrom can be reflected in this simulation. Standard 2D collector modeling was used.

그리고, 도 15a 내지 도 15c를 더 참조하면, 본 시뮬레이션에서는 상기 이륜(Helix) 대응 영역(h)이 상호 다른 각도로 굽혀진 콜렉터 모델링에 대한 전기장 분포 분석이 수행되었으며, 이에 대해서는 각 실시예별로 상세히 설명하도록 한다.And, further referring to FIGS. 15A to 15C, in this simulation, an electric field distribution analysis was performed on collector modeling in which the helix corresponding area (h) was bent at different angles, which is detailed for each embodiment. Let me explain.

[실시예 2-1][Example 2-1]

도 15a를 더 참조한 바와 같이, 본 실시예에서는 콜렉터가 원형 그대로 구비되도록 이륜(Helix) 대응 영역(h)이 0˚로 굽혀진 상태에 대한 전기장(e) 분포 분석이 수행되었다.As further referring to FIG. 15A, in this embodiment, the electric field (e) distribution analysis was performed in a state in which the helix corresponding area (h) was bent at 0° so that the collector was provided in its original form.

이 경우, 이륜(Helix) 대응 영역(h)과 주상와(Scapha) 대응 영역(s) 사이에는 실제 외이와 같이 상당한 절곡 각도를 지닌 경사면이 존재한다.In this case, an inclined surface with a significant bending angle exists between the Helix corresponding area (h) and the Scapha corresponding area (s), like the actual external ear.

[실시예 2-2][Example 2-2]

도 15b를 더 참조한 바와 같이, 본 실시예에서는 이륜(Helix) 대응 영역(h)이 평면에 더 평행하게 구비되도록 도 15a의 상태에서 이륜(Helix) 대응 영역(h)이 반시계 방향으로 30˚로 굽혀진 상태에 대한 전기장(e) 분포 분석이 수행되었다. As further referring to FIG. 15B, in this embodiment, the Helix corresponding area (h) is rotated 30° counterclockwise in the state of FIG. 15A so that the Helix corresponding area (h) is provided more parallel to the plane. Electric field (e) distribution analysis for the bent state was performed.

이 경우, 도 15a와 도 15b를 비교 참조하면 해당 굽힘 각도만큼 이륜(Helix) 대응 영역(h)이 평면에 대해 비교적 평탄화됨을 알 수 있다.In this case, by comparing FIGS. 15A and 15B, it can be seen that the helix corresponding area (h) is relatively flattened with respect to the plane by the corresponding bending angle.

[실시예 2-3][Example 2-3]

도 15c를 더 참조한 바와 같이, 본 실시예에서는 이륜(Helix) 대응 영역(h)이 평면에 더 평행하게 구비되도록 도 15a의 상태에서 이륜(Helix) 대응 영역(h)이 반시계 방향으로 60˚로 굽혀진 상태에 대한 전기장(e) 분포 분석이 수행되었다. As further referring to FIG. 15C, in this embodiment, the Helix corresponding area (h) is rotated 60° counterclockwise in the state of FIG. 15A so that the Helix corresponding area (h) is provided more parallel to the plane. Electric field (e) distribution analysis for the bent state was performed.

이 경우, 도 15a와 도 15c를 비교 참조하면 해당 굽힘 각도만큼 이륜(Helix) 대응 영역(h)과 주상와(Scapha) 대응 영역(s) 구간은 일체로서 평면과 상당히 나란하게 구비된다.In this case, comparing FIGS. 15A and 15C, the Helix corresponding area (h) and the Scapha corresponding area (s) are integrated and are substantially parallel to the plane by the corresponding bending angle.

그리고, 이와 같은 각 실시예별 전기장(e) 분포 분석 결과, 도 16을 더 참조한 바와 같이, 제 2-1 실시예, 제 2-2 실시예 및 제 2-3 실시예의 순으로 평면 기준선(x)을 따른 전기장(e)의 진행 각도 구배가 감소되는 것으로 나타났다.And, as a result of analyzing the electric field (e) distribution for each example, as further referring to FIG. 16, the plane reference line (x) in the order of the 2-1st example, the 2-2nd example, and the 2-3 example. It was found that the propagation angle gradient of the electric field (e) along was reduced.

상세하게는, 상기 기준선(x)의 진행 방향은 이륜(Helix) 대응 영역(h)으로부터 주상와(Scapha) 대응 영역(s)까지의 방향을 의미하며, 상기 기준선(x)은 고분자 용액의 분사 방향과 정면으로 마주하는 기준 평면을 의미한다. In detail, the moving direction of the reference line (x) refers to the direction from the Helix corresponding area (h) to the Scapha corresponding area (s), and the reference line (x) is the injection direction of the polymer solution. It refers to the reference plane that faces directly.

그리고, 도 15a를 참조하면, 실시예 2-1의 경우 이륜(Helix) 대응 영역(h)에는 상기 기준선(x)의 대략 5mm 지점 이후부터 주상와(Scapha) 대응 영역(s) 구간측으로 급격히 하강하는 경사가 형성되어 있고, 이 경우 도 16을 함께 참조하면 해당 기준선(x) 지점부터 전기장(e)의 진행 각도 구배가 급격히 증가함을 알 수 있다.Referring to FIG. 15A, in the case of Example 2-1, the Helix corresponding area (h) rapidly descends toward the Scapha corresponding area (s) section from approximately 5 mm after the reference line (x). A slope is formed, and in this case, referring to FIG. 16, it can be seen that the progress angle gradient of the electric field (e) increases rapidly from the reference line (x) point.

반면, 도 15b와 도 16을 참조하면, 실시예 2-2의 경우 실시예2-1 대비 이륜(Helix) 대응 영역(h)과 주상와(Scapha) 대응 영역(s) 사이의 경사가 완만해짐에 따라 전기장(e)의 진행 각도 구배가 상당히 감소함을 알 수 있다.On the other hand, referring to Figures 15b and 16, in the case of Example 2-2, the slope between the Helix corresponding area (h) and the Scapha corresponding area (s) becomes gentle compared to Example 2-1. Accordingly, it can be seen that the propagation angle gradient of the electric field (e) is significantly reduced.

그리고, 도 15c와 도 16을 참조하면, 실시예2-3의 경우 이륜(Helix) 대응 영역(h)과 주상와(Scapha) 대응 영역(s) 사이의 경사가 더욱 완만해짐에 따라 전기장(e)의 진행 각도 구배가 더욱 감소함을 알 수 있다.And, referring to Figures 15c and 16, in the case of Example 2-3, as the slope between the Helix corresponding area (h) and the Scapha corresponding area (s) becomes more gentle, the electric field (e) It can be seen that the progress angle gradient further decreases.

이와 같은 분석 결과를 통해, 제 2-3 실시예와 같이 이륜(Helix) 대응 영역(h)이 평탄화되어 기준 평면과 평행하게 구비될수록 그 표면에 미치는 전기장(e)의 분포는 더욱 균질하게 조성된다는 것이 가상 시뮬레이션으로 증명되었다.Through this analysis result, as in Example 2-3, the more the helix corresponding area (h) is flattened and provided parallel to the reference plane, the more homogeneous the distribution of the electric field (e) on the surface is. This was proven through virtual simulation.

그리고, 실제로 콜렉터의 표면에 형성되는 전기장(e)의 분포가 균일화될수록 나노 섬유 매트층이 콜렉터에 균일하게 등각 증착된다는 점을 증명하기 위해, 상기 실시예들에 대응되는 외이 임플란트 샘플들이 제작 및 분석되었으며, 이에 대해서는 다른 도면들을 더 참조하여 설명하도록 한다. In addition, in order to prove that the nanofiber mat layer is uniformly and conformally deposited on the collector as the distribution of the electric field (e) formed on the surface of the collector becomes more uniform, external ear implant samples corresponding to the above examples were produced and analyzed. This will be further explained with reference to other drawings.

도 17a는 본 발명의 일 실시예에 의한 외이 형상 임플란트 중 주상와 대응 영역의 일 예를 나타내는 도면이고, 도 17b는 본 발명의 다른 실시예에 의한 외이 형상 임플란트 중 주상와 대응 영역의 일 예를 나타내는 도면이다.FIG. 17A is a diagram showing an example of a region corresponding to the navicular fossa among external ear-shaped implants according to an embodiment of the present invention, and FIG. 17B is a diagram showing an example of a region corresponding to the navicular fossa among external ear-shaped implants according to another embodiment of the present invention. am.

그리고, 도 18은 도 17a와 도 17b 각각에 도시된 점선 영역에 형성된 나노 섬유 매트의 평균 두께를 나타내는 그래프이다. And, Figure 18 is a graph showing the average thickness of the nanofiber mat formed in the dotted line area shown in each of Figures 17a and 17b.

먼저, 도 17a에 도시된 바와 같이 상기 실시예 2-1에 대응되는 나노 섬유 매트층(410)이 제작되었으며, 도 17b에 도시된 바와 같이 상기 실시예 2-3에 대응되는 나노 섬유 매트층(420)이 제작되었다.First, as shown in Figure 17a, a nanofiber mat layer 410 corresponding to Example 2-1 was produced, and as shown in Figure 17b, a nanofiber mat layer (410) corresponding to Example 2-3 was produced. 420) was produced.

이때, 도 17a 및 도 17b는 나노 섬유 매트층(420) 중에서 주상와(Scapha) 대응 영역(si) 및 그 주변부만을 확대 도시하고 있는 것이다. At this time, FIGS. 17A and 17B enlarge and show only the Scapha corresponding area (si) and its peripheral portion of the nanofiber mat layer 420.

또한, 상기 실시예 별 나노 섬유 매트층(410, 420) 제작을 위해 활용된 콜렉터는 전술한 실시예 1-2에 대응되는 방법으로 제작된 것이며, 그 표면에 분사된 고분자 용액 및 그 분사 조건은 전술한 실험예에 따른 것이다.In addition, the collector used to manufacture the nanofiber mat layers 410 and 420 for each example was manufactured by a method corresponding to the above-described Example 1-2, and the polymer solution sprayed on the surface and the spray conditions were This is according to the above-described experimental example.

다만, 상기 실시예 2-1에 대응되는 나노 섬유 매트층(410)은, 실시예 2-1에 대한 설명과 마찬가지로, 콜렉터에 어떠한 형상 변형이 가해지지 않은 채 그 표면에 고분자 용액이 분사된 상태를 기준으로 제작된 것이다. However, as in the description of Example 2-1, the nanofiber mat layer 410 corresponding to Example 2-1 is in a state in which a polymer solution is sprayed on the surface without any shape deformation being applied to the collector. It was produced based on .

반면, 상기 실시예 2-3에 대응되는 나노 섬유 매트층(420)은, 실시예 2-3에 대한 설명과 마찬가지로, 테두리부가 외측으로 당겨진 콜렉터에 고분자 용액이 분사됨으로써 제조된 것이며, 이에 따라 이륜(Helix) 대응 영역이 반시계 방향으로 60˚ 굽혀져 평면에 더 평행하게 구비된 것이다. On the other hand, the nanofiber mat layer 420 corresponding to Example 2-3, similar to the description of Example 2-3, was manufactured by spraying a polymer solution on a collector whose edge portion was pulled outward, thereby forming two rings. (Helix) The corresponding area is bent 60° counterclockwise to be more parallel to the plane.

또한, 상기 실시예 2-3에 대응되는 나노 섬유 매트층(420)이 형성된 다음에는, 콜렉터를 외측으로 당기기 위한 외력이 해제됨으로써 콜렉터가 원래 형상으로 탄성 복원됨과 동시에, 나노 섬유 매트층(420) 또한 원래 형상의 콜렉터에 대응되는 형상으로 구비된 것이다. In addition, after the nanofiber mat layer 420 corresponding to Example 2-3 is formed, the external force for pulling the collector outward is released, so that the collector is elastically restored to its original shape, and the nanofiber mat layer 420 Additionally, it is provided in a shape corresponding to the original shape of the collector.

그리고, 도 17a와 도 17b를 비교해보면, 주상와(Scapha) 대응 영역(si)의 경우 도 17b에 도시된 실시예 2-3에 대응되는 나노 섬유 매트층(420)이 더 두꺼운 것으로 육안상 확인된다.And, comparing Figures 17a and 17b, it is visually confirmed that the nanofiber mat layer 420 corresponding to Example 2-3 shown in Figure 17b is thicker in the case of the Scapha corresponding area (si). .

또한, 도 18을 더 참조한 바와 같이, 해당 주상와(Scapha) 대응 영역에 대한 두께 확인이 수행된 결과, 실시예 2-3에 대응되는 나노 섬유 매트층(420)의 경우가 월등히 두꺼운 것으로 확인되었다. In addition, as further referring to FIG. 18, as a result of checking the thickness of the corresponding region of the scapha, it was confirmed that the nanofiber mat layer 420 corresponding to Example 2-3 was significantly thick.

즉, 실시예 2-3에 대응되는 나노 섬유 매트층(420)과 같이, 콜렉터를 평탄화시킨 상태에서 그 표면에 고분자 용액이 분사된 경우에는 나노 섬유 매트층에서의 주상와(Scapha) 대응 영역(si)의 증착 두께가 충분히 확보되는 것으로 확인되었다.That is, like the nanofiber mat layer 420 corresponding to Example 2-3, when the polymer solution is sprayed on the surface with the collector flattened, the Scapha corresponding area (si) in the nanofiber mat layer ) It was confirmed that the deposition thickness was sufficiently secured.

이어서, 도 19는 본 발명의 실시예에 의해 형성된 외이 형상 3D 임플란트의 일 예를 나타내는 도면이고, 도 20은 도 19에 도시된 외이 형상 3D 임플란트의 주요부별 평균 두께를 나타내는 그래프이다. Next, FIG. 19 is a diagram showing an example of an external ear-shaped 3D implant formed according to an embodiment of the present invention, and FIG. 20 is a graph showing the average thickness of each main part of the external ear-shaped 3D implant shown in FIG. 19.

도 19를 더 참조하면, 상술한 실시예 2-3에 대응하여 제작된 외이 임플란트(2000)가 도시되어 있고, 이때 도 11의 경우 상술한 실시예 2-1에 대응하여 제작된 외이 임플란트(1000)를 나타낼 수 있다. Referring further to FIG. 19, an external ear implant 2000 manufactured corresponding to the above-described Example 2-3 is shown, and in the case of FIG. 11, an external ear implant 1000 manufactured corresponding to the above-described Example 2-1 is shown. ) can be indicated.

또한, 도 19에 도시된 외이 임플란트(2000)의 경우, 전기 방사 공정시 상호 등간격으로 하여 콜렉터의 테두리부 전체에 그 외측으로 당겨지는 외력이 작용된 상태에서 고분자 용액이 분사된 경우를 기준으로 한 것이다.In addition, in the case of the external ear implant 2000 shown in FIG. 19, during the electrospinning process, the polymer solution is sprayed with an external force pulling outwards applied to the entire edge of the collector at equal intervals. It was done.

이와 같이, 도 11과 도 19를 비교 참조하면, 상술한 실시예 2-3에 대응하여 외이 임플란트(2000)가 제작되는 경우, 나노 섬유 매트층(420)에서 주상와(Scapha) 대응 영역과 타 영역들간 두께 차이가 거의 발생하지 않음이 육안으로 확인된다.In this way, with comparative reference to FIGS. 11 and 19, when the external ear implant 2000 is manufactured corresponding to Example 2-3 described above, the Scapha corresponding area and other areas in the nanofiber mat layer 420 It is visually confirmed that there is almost no difference in thickness between the two layers.

또한, 도 20을 더 참조하면, 도 19에 대응되는 나노 섬유 매트층(420)에서의 주요부별 두께 측정이 수행된 결과, 그 두께 분포가 고르게 형성된 것으로 확인된다.In addition, further referring to Figure 20, as a result of measuring the thickness of each main part of the nanofiber mat layer 420 corresponding to Figure 19, it was confirmed that the thickness distribution was evenly formed.

이와 같이, 전기 방사 공정 수행에 있어 고분자 용액이 평탄화된 콜렉터에 분사된다면, 3차원적으로 복잡한 실제 외이의 형상이 반영되면서도 각 위치별 두께 차이가 최소화된 나노 섬유 매트층이 구비된 외이 임플란트가 제공됨을 알 수 있다.In this way, if the polymer solution is sprayed onto the flattened collector during the electrospinning process, an external ear implant is provided with a nanofiber mat layer that reflects the complex three-dimensional shape of the actual external ear and minimizes thickness differences at each location. can be seen.

덧붙여, 콜렉터의 구성 중 실제 외이의 주상와(Scapha)에 대응되는 부분을 평탄화시키지 않고 전기 방사를 수행한 경우와 그 반대 경우를 비교한 바와 같이, 임플란트 제조단계(S400)의 주요 특징 중 하나인 콜렉터를 평탄화 시키는 구성을 설명하기 위한 예시로 외이 임플란트의 구성 중 실제 외이의 주상와(Scapha)에 대응되는 부분이 주로 활용되었다.In addition, as compared between the case where electrospinning was performed without flattening the part corresponding to the scapha of the actual external ear among the collector configuration and the vice versa, the collector, which is one of the main features of the implant manufacturing step (S400) As an example to explain the flattening configuration, the part of the outer ear implant that corresponds to the scapha of the actual outer ear was mainly used.

그러나, 이는 설명을 위한 일 예일 뿐이며, 앞서 도 19 및 도 20을 통해 설명한 바와 같이, 이러한 콜렉터의 평탄화 과정은 주상와(Scapha)에 대응 영역 뿐만이 아닌 전체 구조를 대상으로 수행될 수 있다.However, this is only an example for explanation, and as previously explained through FIGS. 19 and 20, the flattening process of the collector can be performed on the entire structure, not just the area corresponding to the scapha.

즉, 도 10을 통해 전술한 바와 같이, 임플란트 제조단계(S400)에 있어 콜렉터의 테두리 구간 전체에 평면과 평행한 방향으로 잡아당겨지는 외력이 작용한다면, 콜렉터상의 모든 돌출부와 함몰부가 평면에 대해 최대한 평탄화될 수 있으며, 이는 나노 섬유 매트층의 등각 증착이 실제 외이 형상에 대응되는 모든 영역에 구현될 수 있음을 의미한다.That is, as described above with reference to FIG. 10, if an external force pulling in a direction parallel to the plane is applied to the entire border section of the collector in the implant manufacturing step (S400), all protrusions and depressions on the collector are as close to the plane as possible. It can be flattened, which means that conformal deposition of the nanofiber mat layer can be implemented in any area corresponding to the actual external ear shape.

또한, 상술한 임플란트 제조단계(S400)에서의 나노 섬유 매트층 증착 과정은 인체 중심부를 기준으로 인체의 바깥면인 외측면에만 수행되는 것을 기준으로 설명되었으나, 상기 나노 섬유 매트층은 콜렉터 전체 표면에 증착될 수 있다.In addition, the nanofiber mat layer deposition process in the above-mentioned implant manufacturing step (S400) has been described as being performed only on the outer surface of the human body, which is the outer surface of the human body, based on the center of the human body. However, the nanofiber mat layer is applied to the entire surface of the collector. can be deposited.

예컨대, 전술한 바와 같이 콜렉터의 상기 외측면에 나노 섬유 매트층 증착이 완료된 이후, 상기 콜렉터가 뒤집어져 나노 섬유 매트층이 증착되지 않은 상기 콜렉터의 내측면이 고분자 용액이 분사되는 니들과 마주하도록 구비될 수 있다.For example, after the deposition of the nanofiber mat layer on the outer surface of the collector is completed as described above, the collector is turned over so that the inner surface of the collector on which the nanofiber mat layer is not deposited faces the needle through which the polymer solution is sprayed. It can be.

그리고, 이와 같은 상기 내측면을 대상으로 전술한 사항과 동일한 전기 방사 공정이 수행됨으로써, 콜렉터의 전체 표면에 나노 섬유 매트층이 증착된 외이 임플란트가 제공될 수 있게 된다.In addition, by performing the same electrospinning process as described above on the inner surface, an external ear implant with a nanofiber mat layer deposited on the entire surface of the collector can be provided.

덧붙여, 나노 섬유 매트층 증착은 콜렉터의 상기 외측면 뿐만 아니라 상기 내측면에 우선하여 수행될 수 있다.Additionally, nanofiber mat layer deposition may be performed preferentially on the inner surface as well as the outer surface of the collector.

또한, 고분자 용액을 분사하는 니들이 콜렉터의 상기 외측면과 상기 내측면에 복수 구비된 채 전기 방사 공정이 수행됨으로써, 콜렉터의 전체 표면에 대한 나노 섬유 매트층 증착이 동시적으로 수행될 수 있다.In addition, since the electrospinning process is performed with a plurality of needles for spraying the polymer solution provided on the outer and inner surfaces of the collector, nanofiber mat layer deposition on the entire surface of the collector can be performed simultaneously.

이상으로, 본 발명의 바람직한 실시예들에 따르는 경우, 세포 접착성이 높은 하이드로 겔로 제조된 콜렉터에 나노 섬유 매트층이 증착된 외이 임플란트가 제공될 수 있다.As described above, according to preferred embodiments of the present invention, an external ear implant in which a nanofiber mat layer is deposited on a collector made of a hydrogel with high cell adhesiveness can be provided.

그리고, 이러한 콜렉터와 나노 섬유 매트층 각각은 실제 외이 형상이 충실히 반영되어, 미관과 기능에 있어 실제 외이의 역할을 충분히 수행할 수 있다.In addition, each of these collectors and nanofiber mat layers faithfully reflects the shape of the actual outer ear, and can fully perform the role of the actual outer ear in terms of aesthetics and function.

그리고, 이와 같은 나노 섬유 매트층은 나노 섬유의 특성상 단위 부피에 대한 높은 표면적을 지녀, 높은 통풍성과 내구성을 지니고 있다.In addition, such a nanofiber mat layer has a high surface area per unit volume due to the nature of nanofibers, and thus has high ventilation and durability.

그리하여, 이와 같은 나노 섬유 매트층이 콜렉터의 외표면 전체를 커버함으로써 콜렉터는 각종 충격으로부터 효과적으로 보호될 수 있고, 또한 이러한 전면적 커버에도 불구하고 콜렉터에는 높은 통풍 효과가 보장되어 과도한 습윤, 부패 등 콜렉터에 발생할 수 있는 각종 화학적 손상 또한 최소화될 수 있다. Therefore, by covering the entire outer surface of the collector with this nanofiber mat layer, the collector can be effectively protected from various impacts. In addition, despite this overall cover, a high ventilation effect is guaranteed to the collector, preventing excessive moisture, rot, etc. from the collector. Various chemical damages that may occur can also be minimized.

게다가, 이러한 나노 섬유 매트층은 각 위치별 두께 차이가 최소화된 것으로, 이에 따라 그 품질과 기능성이 최대한 확보될 수 있게 된다.In addition, this nanofiber mat layer has a minimized difference in thickness at each location, and thus its quality and functionality can be secured to the maximum.

이상과 같이 본 발명은 외이 임플란트 및 외이 임플란트 제조 방법을 제공하는 것을 주요한 기술적 사상으로 하고 있으며, 도면을 참고하여 상술한 실시 예는 단지 하나의 실시 예에 불과하고, 본 발명의 진정한 권리 범위는 특허청구범위를 기준으로 하여 다양하게 존재할 수 있는 균등한 실시 예에도 미친다 할 것이다.As described above, the main technical idea of the present invention is to provide an external ear implant and an external ear implant manufacturing method. The embodiment described above with reference to the drawings is only one embodiment, and the true scope of the present invention is the patent. Based on the scope of the claims, it will also extend to various equivalent embodiments that may exist.

1000 : 본 발명에 의한 외이 임플란트
100 : 템플릿
200 : 음각 몰드
300 : 콜렉터
400 : 나노 섬유 매트층
1000: External ear implant according to the present invention
100: Template
200: Engraved mold
300: Collector
400: Nanofiber mat layer

Claims (6)

하이드로 겔을 포함하는 재료로 조성된 외이 형상 3D 콜렉터가 형성되는 콜렉터 형성단계; 및
전기 방사 원리에 따라 상기 콜렉터의 표면에 고분자 용액이 분사되어, 상기 콜렉터의 형상에 대응되는 나노 섬유 매트층이 상기 콜렉터에 증착됨으로써 외이 형상 3D 임플란트가 제조되는 임플란트 제조단계를 포함하며,
상기 임플란트 제조단계는,
상기 콜렉터의 적어도 하나의 테두리 지점이 외측으로 잡아 당겨져 탄성 변형에 의해 상기 콜렉터가 평탄화된 후, 평탄화된 상기 콜렉터의 표면에 상기 고분자 용액이 분사되어 상기 콜렉터의 형상에 대응되는 나노 섬유 매트층이 상기 콜렉터의 표면에 증착되고, 평탄화되도록 상기 콜렉터에 가해진 외력이 해제되어 상기 콜렉터가 본래 형상으로 탄성 복원됨으로써 상기 임플란트가 제조되는 것을 특징으로 하는 외이 임플란트 제조 방법.
A collector forming step in which an external ear-shaped 3D collector composed of a material containing a hydrogel is formed; and
An implant manufacturing step in which a polymer solution is sprayed on the surface of the collector according to the principle of electrospinning, and a nanofiber mat layer corresponding to the shape of the collector is deposited on the collector to manufacture an external ear-shaped 3D implant,
The implant manufacturing step is,
After at least one edge point of the collector is pulled outward and the collector is flattened by elastic deformation, the polymer solution is sprayed on the surface of the flattened collector to form a nanofiber mat layer corresponding to the shape of the collector. A method of manufacturing an external ear implant, wherein the implant is manufactured by depositing on the surface of a collector and elastically restoring the collector to its original shape by releasing an external force applied to the collector to flatten it.
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 하이드로 겔은,
젤라틴 또는 콜라겐 중 적어도 하나 이상을 포함하는 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 외이 임플란트 제조 방법.
According to claim 1,
The hydrogel is,
A method of manufacturing an external ear implant, characterized in that it is formed from a material containing at least one of gelatin or collagen.
제 4 항에 있어서,
상기 하이드로 겔은,
인체 외이 연골의 기계적 강성에 대응되는 강성을 갖도록 알지네이트가 더 포함되는 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 외이 임플란트 제조 방법.

According to claim 4,
The hydrogel is,
A method of manufacturing an external ear implant, characterized in that it is formed of a material further containing alginate to have a rigidity corresponding to the mechanical rigidity of human external ear cartilage.

제 5 항에 있어서,
상기 나노 섬유 매트층은,
젤라틴 또는 콜라겐 중 적어도 하나 이상을 포함하는 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 외이 임플란트 제조 방법.
According to claim 5,
The nanofiber mat layer is,
A method of manufacturing an external ear implant, characterized in that it is formed from a material containing at least one of gelatin or collagen.
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