KR102658992B1 - 자가치료가 가능한 창상 및 상처치료용 스마트 밴드 및 이를 포함하는 스마트 밴드 제어 시스템 - Google Patents

자가치료가 가능한 창상 및 상처치료용 스마트 밴드 및 이를 포함하는 스마트 밴드 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 사용자의 타겟 부위에 부착되는 전극 밴드 모듈; 상기 전극 밴드 모듈과 연결되고 무선 전력 전송 기능을 갖는 통신 모듈; 상기 전극 밴드 모듈에 마련되고 시한성 소재로 이루어지며, 상기 통신 모듈로부터 공급된 전력에 의해 상기 타겟 부위를 전기적으로 자극시키고 상기 타겟 부위의 침습물을 증발시키는 전기장을 형성하는 전극 모듈; 및 상기 침습물의 과포화 상태 또는 불포화 상태를 센싱하고, 상기 통신 모듈과 상기 전극 모듈을 제어하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 침습물이 과포화 상태임을 판독하면 상기 전기장이 형성되도록 상기 통신 모듈과 상기 전극 모듈을 제어하는, 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드에 관한 것이다.

Description

자가치료가 가능한 창상 및 상처치료용 스마트 밴드 및 이를 포함하는 스마트 밴드 제어 시스템{Self-Care Capable Smart Band for Wound and Smart Band control system including the same}
본 발명은 개인이 병원 방문 없이 개인 혹은 휴대 단말기의 유선 혹은 무선 전력을 활용하여 창상 및 상처 치료를 하는 스마트 밴드 및 이를 포함하는 스마트 밴드 제어 시스템에 관한 것으로, 상처 부위에 전기적 자극을 가하여 상처 치료 속도를 가속화하되, 상처에 따른 최적의 상처 치료 방식을 적용하고, 외부로부터 상처부위를 보호할 수 있는 기능을 갖는다.
상처 치료에 있어서 전기적 자극을 가하는 방식이 이용되고 있다. 미세한 전기자극은 섬유아세포의 증식과 분화 능력을 빠르게 함으로써 상처 복원력을 가속하게 된다.
현재 전기자극을 이용한 치료에 있어서 문제는, 상처 치료를 위해 전기자극을 통해 상처 빠르게 낮게 하는 경우 상처에서 발생하는 다양한 침습물 화학물질의 외부저항력 혹은 피브린(fibrin)에 따른 생체 저항 크기와 편차가 상이하고, 지속적으로 침습물 화학물질을 흡수하고 치환해야하기 때문에 큰 효과를 보기가 어렵다는 것이다.
따라서, 상처 영역 내부에서 전극을 통해 직접 자극하는 방법이 가장 효과적이지만, 전기적으로 상처 내부를 직접 자극하는 방법은 외과적 수술 혹은 별도의 착용형 혹은 고정형 장치가 필요하므로 환자측면에서는 상처치료를 위한 편의성과 비용에 따른 효용성이 떨어지게 된다. 이에 따라, 상처 치료에 있어, 소형화되면서도 상처 내부에 직접 전기자극을 가하면서도 효율적으로 상처를 회복시킬 수 있는 제품과 제어방안이 요구되는 실정이다.
국내등록특허공보 제 10-1790081호 <0005> (2017.10.26.)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 상처에 전기자극을 가하여 상처의 산화, 환원작용을 가속화하고, 사용자의 타겟 부위의 과포화된 침습물을 기화시킴으로써 사용자의 타겟 부위에 발생되는 과포화된 침습물로 인한 사용자의 타겟 부위의 상처 회복이 지연되는 것을 방지할 수 있는, 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드 및 이를 포함하는 스마트 밴드 제어 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드는 사용자의 타겟 부위에 부착되는 전극 밴드 모듈; 상기 전극 밴드 모듈과 연결되고 무선 전력 전송 기능을 갖는 통신 모듈; 상기 전극 밴드 모듈에 마련되고 시한성 소재로 이루어지며, 상기 통신 모듈로부터 공급된 전력에 의해 상기 타겟 부위를 전기적으로 자극시키고 상기 타겟 부위의 침습물을 증발시키는 전기장을 형성하는 전극 모듈; 및 상기 침습물의 과포화 상태 또는 불포화 상태를 센싱하고, 상기 통신 모듈과 상기 전극 모듈을 제어하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 침습물이 과포화 상태임을 판독하면 상기 전기장이 형성되도록 상기 통신 모듈과 상기 전극 모듈을 제어할 수 있다.
또한, 상기 타겟 부위에 접지 연결되는 접지 연결부; 및 상기 접지 연결부와 전기적으로 연결되고, 상기 접지 연결부에 입력되어 귀환되는 귀환 전류를 측정하는 귀환 전류 측정부를 더 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 귀환 전류 측정부에서 측정된 상기 귀환 전류를 기반으로 상기 침습물의 과포화 상태 또는 불포화 상태를 판독할 수 있다.
또한, 상기 통신 모듈에 마련되어, 상기 타겟 부위의 온도를 측정하는 온도 센서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 온도 센서에서 측정된 온도 측정값이 기준 온도 이상이면 상기 침습물을 과포화 상태로 검증하고, 상기 온도 센서에서 측정된 온도 측정값이 기준 온도 미만이면 상기 침습물을 불포화 상태로 검증할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는, 상기 귀환 전류 측정부에서 판독한 상기 침습물의 상태와 상기 온도 센서에서 판독한 상기 침습물의 상태가 상이한 경우, 상기 귀환 전류 측정부의 상기 귀환 전류의 재측정을 통해 상기 침습물의 과포화 상태 또는 불포화 상태를 재판독할 수 있다.
또한, 상기 통신 모듈에 마련되어, 상기 타겟 부위의 습도를 센싱하는 습도 센싱부를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 습도 센싱부에서 상기 습도가 기준 습도 이하이면 상기 침습물을 불포화 상태로 검증하고, 상기 습도 센싱부에서 상기 습도가 기준 습도 이상이면 상기 침습물을 과포화 상태로 검증할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는, 상기 귀환 전류 측정부에서 판독한 상기 침습물의 상태와 상기 습도 센싱부에서 판독한 상기 침습물의 상태가 상이한 경우, 상기 귀환 전류 측정부의 상기 귀환 전류의 재측정을 통해 상기 침습물의 과포화 상태 또는 불포화 상태를 재판독할 수 있다.
또한, 상기 접지 연결부와 전기적으로 연결되고, 상기 접지 연결부를 통해 상기 타겟 부위의 전하 특성을 측정하는 전하 측정부를 더 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 전하 측정부에서 측정된 상기 타겟 부위의 전하 특성이 음전하이면 상기 침습물을 과포화 상태로 판독하고, 상기 전하 측정부에서 측정된 상기 타겟 부위의 전하 특성이 양전하이면 상기 침습물을 불포화 상태로 판독할 수 있다.
또한, 상기 전극 모듈은, 상기 통신 모듈로부터 전력을 공급받는 나노좀; 상기 나노좀으로부터 전달된 전력에 의해 상기 전기장을 형성하는 전극 패턴; 및 상기 나노좀 및 상기 전극 패턴과 결합되고 상기 전극 밴드 모듈의 사용자의 타겟 부위에 부착되는 부착면에 마련되며, 하이드로겔(GelMa, Chitosan, Collagen, Sodium Alginate, PVA)과 하이드로콜로이드 중 적어도 하나를 포함하는 전극 패드를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전극 패턴은 몰리브덴을 포함할 수 있다.
또한, 상기 몰리브덴은 0.1 μm 내지 10 μm 두께의 얇은 필름으로 구성되고, 상기 타겟 부위의 10% 이하의 단면적을 가질 수 있다.
또한, 상기 통신 모듈에 마련되어, 상기 타겟 부위의 상기 몰리브덴을 센싱하는 몰리브덴 센싱부를 더 포함하고, 상기 프로세서는 상기 침습물이 불포화 상태임을 판독하면, 상기 타겟 부위의 상기 몰리브덴의 제거를 위한 상기 전기장이 형성되도록 상기 통신 모듈과 상기 전극 모듈을 제어할 수 있다.
또한, 상기 통신 모듈에 마련되어, 초음파 조사에 의한 마찰을 기반으로 발생하는 마찰 전기를 상기 통신 모듈에 전력으로 공급하는 마찰전기발전소자를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 타겟 부위에 접지 연결되는 접지 연결부; 및 상기 접지 연결부와 전기적으로 연결되고, 상기 접지 연결부에 입력되어 귀환되는 귀환 전류를 측정하는 귀환 전압 측정부를 더 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 귀환 전압 측정부에서 측정된 상기 귀환 전압을 기반으로 상기 침습물의 과포화 상태 또는 불포화 상태를 판독할 수 있다.
또한, 상기 스마트 밴드의 제거시, 상기 타겟 부위로부터 상기 전극 밴드 모듈과 상기 통신 모듈이 함께 분리되거나 또는 상기 타겟 부위로부터 상기 통신 모듈만 분리된 후 상기 전극 모듈이 사용자의 열에 의해 완전히 녹은 후 상기 전극 밴드 모듈이 분리될 수 있다.
또한, 상기 나노좀은 리파아제 효소를 포함할 수 있다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드 및 이를 포함하는 스마트 밴드 제어 시스템은 상처에 전기자극을 가하여 상처의 산화, 환원작용을 가속화하고, 사용자의 타겟 부위의 과포화된 침습물을 증발시킴으로써, 사용자의 타겟 부위의 침습물로 인한 사용자의 타겟 부위의 상처 회복이 지연되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가치료가 가능한 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드 제어 시스템을 나타낸 사시도이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가치료가 가능한 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드 제어 시스템의 활용예를 나타낸 개략도이다.
도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가치료가 가능한 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드 제어 시스템의 전기 자극에 따른 생체 저항을 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가치료가 가능한 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가치료가 가능한 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드를 나타낸 블록 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가치료가 가능한 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드의 통신 모듈을 나타낸 블록 구성도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가치료가 가능한 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드의 전극 모듈을 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가치료가 가능한 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드에 의한 상처 치료 과정을 나타낸 개략도이다.도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가치료가 가능한 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드의 전류 전달율의 테스트 결과를 설명하기 위한 그래프이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 자가치료가 가능한 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드의 상처 치료 효과의 테스트 결과를 설명하기 위한 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2구성요소일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성요소와 다른 구성요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들어, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드 시스템을 설명하기로 한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가치료가 가능한 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드 제어 시스템을 나타낸 사시도이고, 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가치료가 가능한 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드 제어 시스템의 활용예를 나타낸 개략도이고, 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가치료가 가능한 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드 제어 시스템의 전기 자극에 따른 생체 저항을 나타낸 개략도이다.
도 1a 내지 도 1b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드 제어 시스템은 전자 장치(100) 및 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드(200)를 포함할 수 있다.
도 1a 내지 도 1b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 밴드 제어 시스템은 전자 장치(100) 및 상처치료용 스마트 밴드(200)로 구성된다. 여기서, 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드(200)는 전자 장치(100)와 통신 가능하도록 연결될 수 있다.
전자 장치(100)는 근거리 통신(예를 들어, NFC 등) 및 무선 전력 전송 기능을 제공하는 모든 종류의 전자 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(100)는 유선, 혹은 무선으로 스마트 밴드에 전력을 제공과 제어, 통신할 수 있는 장치로, 스마트폰, 태블릿 PC, 스마트 워치, 스마트 손목 밴드 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
전자 장치(100)는 무선 혹은 유선통신장치를 이용하여 스마트 밴드(200)에 전력을 공급할 수 있음은 물론, 창상 및 상처 치료용 스마트밴드(200)에 사용자의 상처 상태를 수집하고 이를 개인 혹은 의사 혹은 의료정보를 수집, 진단, 처방을 할 수 있는 곳까지 전달하는 역할을 할 수 있다. 이를 통해, 전자 장치(100)는 원격지 혹은 근접지의 정보가 전자 장치(100) 자체의 앱 혹은 프로그램을 통해 수신되며, 해당 정보를 근간으로 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드(200)를 제어하는 역할도 할 수 있다. 또한, 전자 장치(100)는 해당 정보를 근접한 IOT와 같은 연동장치를 통해 원격지 또는 근접지로 전달할 수 있다.
또한, 전자장치(100)는 사용자에게 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드(200)의 '사용정보'나 '제품장착방법'을 제공할 수 있으며, 사용자의 상처 정보를 병원으로 전달하고, 병원에서 처방된 정보를 반영하여, 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드(200)가 사용자의 상처에 가하는 전기 자극을 제어함으로써 사용자의 상처의 치료효과를 증대시킬 수 있다. (도 1b 참조)
전자 장치(100)는 사용자에게 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드(200)의 제어정보와 충전정보를 제공할 수 있다. 또한, 전자 장치(1000는 사용자의 행위를 이용한 이용상태, 치료상태, 제품번호, 제품장창박법, 사용시간 등의 정보를 획득하여, 사용자가 사용하는 스마트 단말을 통해 병원에 제공할 수 있다,. 이를 통해, 전자 장치(100)는 단순히 사용자의 상처의 자가치료에서 끝나는 것이 아니라, 사용자의 상처 치료의 상황에 맞게 병원에서 제공하는 실시간 진료 및 병원에서 처방하는 처방 결과를 반영하여, 사용자의 상처 치료, 사용자의 진료예약, 스마트 밴드의 교체 주기 등의 각종 정보를 사용자에게 다양하게 제공할 수 있다. (도 1b 참조)
창상 및 상처 치료용 스마트 밴드(200)는 전자 장치(100)로부터 전력을 공급 받을 수 있다. 또한, 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드(200)는 사용자의 타겟 부위(10)에 부착되어 사용자의 타겟 부위(10)의 침습물을 증발시키고, 사용자의 타겟 부위(10)의 상처에 전기적 자극을 인가하는 역할을 할 수 있다.
일반적으로 생체의 상처가 치유될 때, 신경과 세포들은 활동전류라는 전기적 현상에 따라 본래 상처를 수복하려는 현상이 발생하는데, 그 주요 담당을 하는 것이 섬유모세포(Fibroblast)를 가진 육아조직(Granulation tissue)이며, 세포에서 콜라겐(collagen) 등의 조직 성분을 합성해 조직을 복원하는 역할을 한다. 이 경우, 미세한 전기자극은 섬유아세포의 증식과 분화 능력을 빠르게 함으로써, 조직 복원을 가속시킬 수 있다.
여기서, 문제는 상처를 전기자극과 같은 외부자극으로 가속하는 경우, 상처에서 발생하는 다양한 화학물질의 외부저항력 또는 피브린(fibrin)에 따른 생체 저항 크기/편차가 고르지 않기 때문에 효과를 보기가 어렵다는 것이다. 따라서 전극을 통해 상처 내부를 직접 자극하는 방법이 가장 효과적이지만, 전극으로 상처 내부를 전기적으로 직접 자극하기 위해서는 포터블 이상의 외과적 장치 및 기구가 필요하므로, 효용성이 떨어지게 된다. 이러한 문제로 창상피복재 기반의 음압 기기를 통해 삼출물 배출로 생체 저항 편차를 줄이고, 혈류를 원활하게 하여 생체 저항을 낮추면서 혈류를 원활하게 하는 방식의 기계로 치료하는 방식이 사용되고 있으나, 습윤환경을 조성해 상처 보호와 상처 소독의 특성을 제외하고는 자연 치료에 가깝고 전기적 자극 방식에 비하여 효율성이 낮다. 따라서, 본 출원인은 외과적인 수술이 없으면서, 화학물질에 대한 외부저항력에 받지 않는 상처 자극을 최소화하는 방법으로 전도도를 갖는 생체 소재를 이용하여 전기로 진피층를 고속화할 수 있는 연구를 지속하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드(200)를 개발하였다.
본 발명의 일 실시예에 따른 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드(200)는 시한성 소재를 포함할 수 있다. 여기서, 시한성 소재는 일시적으로 동작하여 전기적 자극을 상처부위에 제공할 수 있으며, 상처치료 과정에서 생체에 흡수될 수 있다.
일 예로, 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드(200)가 사용자의 타겟 부위(10)에 부착되면, 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드(200)에 포함된 시한성 소재의 일부는 사용자의 타겟 부위(10)에 삽입되어 사용자의 타겟 부우의 상처 내부에 전기적 자극을 제공할 수 있다.
일 예로, 시한성 소재는 나노몰리브데넘(Molybdenum, Mo), 이황화몰리브덴(MoS2), 이황화텅스텐(WS2), 산화아연(ZnO) 및 산화마그네슘(MgO) 중 적어도 하나 일 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니한다. 시한성 소재는 전기전도가 가능하고 인체에 해가 없는 소재로서, 이러한 시한성 소재를 통해 전력을 공급하여 상처 부위를 전기적으로 자극하면, 섬유아세포(Fibroblast)들이 빠르게 증식과 분화하면서 빠르게 진피를 회복시키는 단계를 거쳐 상처 부위가 치유될 수 있다.
하지만, 이러한 방식을 통해 전기적 자극으로 진피의 회복은 빠르게 될지라도, 회복 장력은 기존의 상처 전에 비하여 80% 수준으로 떨어지고, 기존 상처껍질(피, 고름, 진물 등이 마르면서 생긴 껍질)로부터 자유로울 수 없는 문제와, 상처의 진물이 빠르게 증발(Evaporation)되어 버리는 문제를 갖는다. 즉, 진물에는, 죽은 세포와 세균 등의 이물질을 제거해주는 마크로파지, 상처 치유를 촉진하는 백혈구와 리소솜 효소, 성장인자들이 밀집되어 있는데, 이러한 성분들이 전기자극으로 인해 증발되면 상처회복이 더디게 되는 원인이 될 수 있다.
특히, 전기적 자극은 미세전류와 전압을 이용한 전기적 자극으로 사용자의 상처의 정도와 크기 그리고 치유도에 따라서 생체 저항(R)이 변화하기 때문에 상처의 동일한 미세전류와 전압을 제공한다고 하여도 가변저항과 같은 특성을 갖는다. (도 1c 참조) 예를 들어, 통상적으로 사용자의 상처의 크기가 클 경우 생체 저항(R)이 상대적으로 낮아, R 값이 낮은 반면, 치료가 완료되면 생체 피부 저항(R) 값은 2.5~10MΩ의 크기를 갖는다. 특히, 발과 같은 종단은 생체 저항(R)이 크며, 가슴 등과 같이 상부는 생체 저항이 낮은 특징을 갖는다. 상처 영역이 큰 곳의 초기 내부 저항은 최대 300~750Ω까지 감소되며, 심장에서 떨어진 정도에 따라 내부 저항이 증가되는 차이를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드(200)는 상처 삽입형 소재를 통해 상처 내부에서 전기적 자극을 제공하여 진피를 회복시키는 동시에, 진물 등의 성분을 증발시키지 않고 습윤한 환경을 조성하도록 설계됨으로써, 상처 복원력 및 상처 치유의 속도가 개선되는 경험을 제공할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가치료가 가능한 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드(200)를 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가치료가 가능한 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드를 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가치료가 가능한 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드를 나타낸 블록 구성도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가치료가 가능한 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드의 통신 모듈을 나타낸 블록 구성도이다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드(200)는 상처에 직접 부착되는 전극 밴드(290)와 스마트 모듈(280)을 감싸는 부자제(300)로 구분되며, 전극 밴드 모듈(210), 통신 모듈(220), 전극 모듈(230) 및 프로세서(240), 온도 센서(227), 통신모듈 전극(228), 센싱부 전극(229)를 포함할 수 있다.
본 발명에서, 사용자의 타겟 부위(10)는 사용자의 상처를 포함하는 사용자의 일부 영역일 수 있다.
전극 밴드 모듈(210)은 전극 모듈(230)을 사용자의 타겟 부위(10)에 부착하는 역할을 한다. 이를 위해, 전극 밴드 모듈(210)의 일면에는 사용자의 타겟 부위(10)의 부착되기 위한 부자제(300)가 마련될 수 있다. 예를들어, 부자제(300)는 폴리우레탄 필름일 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니한다. 일 예로, 폴리우레탄 필름은 투습방수성 다공성 폴리에틸렌을 포함하며, 수증기와 공기를 투과하고 열교환을 하며, 박테리이와 같은 외부 병균과 물방울을 차단할 수 있다. 다른 예로, 폴리우레탄 필름은 10㎛ 내지 100 ㎛의 두꼐를 가질 수 있다. 이때, 부자제(300)의 역할을 하는 폴리우레탄 필름은 스마트 밴드의 교환과 제거에 활용될 수 있다. 구체적으로, 전극 밴드 모듈(210)이 모두 상처에 융화되거나 전극 모듈(230)이 상처에 융화되었을 경우 이를 제거하는 용도로 활용될 수 있다. 특히 전극 밴드 모듈(210)이 주요 습윤을 유지하는 역할을 담당하기 때문에, 상처치료 과정에서 나노좀(231)과 전극모듈(232)만 사용자에 흡수되고, 전극 밴드 모듈(210)은 분리되어 녹지 않는 경우가 다수로 발생될 수 있다. 하지만, 전극 밴드 모듈(210)은 하이드로콜리오드 계열로 이루어짐에 따라, 콜로이드 겔을 형성하여 온도를 낮춰주는 동시에 청량감을 제공할 수 있다.
통신 모듈(220)은 전극 밴드 모듈(210)과 연결되고 무선 전력 전송 기능을 가질 수 있다. 여기서, 무선 전력 전송 기능은 통신 모듈(220)이 후술할 전극 모듈(230)로 전력을 공급하는 것일 수 있다.
일 예로, 통신 모듈(220)은 전자 장치(100)로부터 공급된 전력을 전극 모듈(230)로 공급할 수 있다. 이때, 통신 모듈(220)은 NFC 기능을 통해 전자 장치(100)로부터 전력을 공급받을 수 있다.
다른 예로, 통신 모듈(220)은 후술할 마찰전기발전소자(270)로부터 공급된 전력을 전극 모듈(230)로 공급할 수 있다.
통신 모듈(220)은 통신기능 및 무선 전력 전송 기능이 수행 가능하도록 하는 하나 이상의 회로 소자들을 포함할 수 있다. 이러한 통신 모듈(220)은 NFC 기술을 이용하여 구현될 수 있다. 또한, 통신 모듈(220)은 전자 장치(100) 또는 프로세서(240)의 제어에 따라, 전극 모듈(230)로 전력을 공급하는 시간을 조절할 수 있다. 이와 같이, 통신 모듈(220)이 전극 모듈(230)로 전력을 공급하는 시간을 조절함에 따라, 전극 모듈(230)이 사용자의 타겟 부위(10)를 전기적으로 자극하고 타겟 부위(10)의 침습물을 증발시키는 전기장을 형성하는 시간이 조절될 수 있다. 예를들어, 통신 모듈(220)은 무선 전력 전송 및 통신이 가능한 능동형 RFID(Active RFID)로 구현될 수 있다. 또는, 통신 모듈(220)(210)은 블루투스 모듈, Wi-Fi 모듈과 같은 다양한 규격의 무선 통신 기술이 차용될 수 있고, Qi(기(氣)), AirFuel, WiTricity, PMA(Power Matters Allicance)와 같은 다양한 규격의 무선 전력 전송 기술이 차용될 수 있다.
통신 모듈(220)은 안테나(221), NFC 집적회로(222), MCU(223), 제1LDO 레귤레이터(224), 제2LDO 레귤레이터(225) 및 제3LDO 레귤레이터(226), 온도 센서(227), 통신모듈전극(228), 센싱부 전극(229)를 포함할 수 있다. (도 4 참조)
안테나(221)는 전자 장치(100)로부터 무선으로 전파를 수신하는 역할을 한다. 안테나(221)는 NFC 규격 주파수인 13.56MHz의 신호를 수신할 수 있으며, FPCB(Flexible Printed Circuit Board)의 형태로 제작될 수 있다. 안테나(221)는 전기장 또는 자기장에 의해 공급되는 에너지를 이용하여 전력을 유도할 수 있다. 예를 들어, 안테나(221)는 전자 장치(100)로부터 공급된 전력에 기초하여 1.4V 내지 6V의 전압 및 최대 300mA의 전류를 공급받을 수 있다.
NFC 집적회로(222)는 MCU(223)의 동작에 필요한 전력, 제1LDO 레귤레이터(224), 제2LDO 레귤레이터(225) 및 제3LDO 레귤레이터(226)의 동작에 필요한 전력을 공급할 수 있다.
MCU(223)는 ADC에 입력된 값으로 저항을 판단하고 스마트폰에서 제어된 값을 기반으로, 제1LDO 레귤레이터(224) 내지 제3LDO 레귤레이터(226) 중 어느 하나의 사용 여부를 결정하고, 결정된 것의 동작에 필요한 전력을 공급할 수 있다. 이를 위해서는 MCU(223)는 온도 센서(227)로부터 상처부위의 온도정보와 센싱부 전극(229)는 제1LDO 레귤레이터(224) 내지 제3LDO 레귤레이터(226) 중 하나에서 발생하는 전기자극 값에 대한 상처로부터 나타내는 피드백 값을 통해 MCU(223)에 ADC로 전달하여, 해당 LDO의 출력 전압과 전류와 비교하여, 전압의 변화로만으로도 저항 크기를 추론할 수 있다. 상처의 저항 값은 결국 상처의 치료정도를 추론할 수 있으며, 초기 상처치료 값(정도)은 사용자가 아닌 도 2와 같이 진단 결과를 통해 원격입력을 통해 정의될 수 있다.
통신모듈 전극(228)은 시한성 소재의 전극 패턴(232)과 연결된 것으로 통신모듈 전극(228)은 전도도가 높은 비시한성 금속으로 구성되며, 통신모듈(220)과 같이 제거될 수 있다.
센싱부 전극(229)은 온도 센서(227)와 연결된 것으로, 전도도가 높은 비시한성 금속으로 구성되며, 통신모듈(220)과 같이 제거될 수 있다.
온도 센서(227)는 아날로그 방식 혹은 디지털 방식으로 구동될 수 있고, MCU(223)에 아날로그 I/O 혹은 디지털 I/O와 연결되어 온도정보를 제공하는 것으로, 도 2와 같이, 전극 밴드 모듈(210)에 최대한 가까이 붙어 있어, 상처의 온도를 정확하게 모니터링하는 역할을 할 수 있다. 여기서, 프로세서(240)는 온도 센서(227)에서 측정된 온도 측정값이 기준 온도 이상이면 사용자의 타겟 부위(10)의 침습물을 과포화 상태로 검증하고, 온도 센서(227)에서 측정된 온도 측정값이 기준 온도 미만이면 사용자의 타겟 부위(10)의 액체를 불포화 상태로 검증할 수 있다. 여기서, 온도 측정값의 기준 수치는 40°C 일 수 있다.
제1LDO 레귤레이터(224) 내지 제3LDO 레귤레이터(226)는 전극 밴드 모듈(210)로 전력을 공급하며, 전극 패턴(232)은 사용자의 타겟 부위(10)에 전기적 자극을 전달하는 전기장을 형성하여 사용자의 타겟 부위의 상처 치료를 유도 할 수 있다.
제1LDO 레귤레이터(224) 내지 제3LDO 레귤레이터(226)는 각각 상이한 사양을 가질 수 있다. 구체적으로, 제1LDO 레귤레이터(224), 제2LDO 레귤레이터(225), 제3LDO 레귤레이터(226)는 서로 다른 로드를 담당할 수 있다. 여기서, MCU(223)는 사용자의 타겟 부위(10)의 상처의 적절한 치료를 제공하기 위해, 제1LDO 레귤레이터(224), 제2LDO 레귤레이터(225), 제3LDO 레귤레이터(226) 중 하나를 사용하거나, 제1LDO 레귤레이터(224), 제2LDO 레귤레이터(225) 및 제3LDO 레귤레이터(226) 중 둘 이상을 사용할 수 있다.
일 예로, 안테나(221)는 전자 장치(100)로부터 사용자의 타겟 부위(10)의 상처 정보, 사용자 정보, 전극 모듈(230)의 동작 시간 및 전극 모듈(230)의 치료 시간을 포함하는 통합 치료 정보를 수신할 수 있다. 이후, MCU(223)는 안테나(221)에 수신된 통합 치료 정보에 기초하여, RTC(Real Time Clock) 또는 외부 RTC를 기초로 전극 모듈(230)이 사용자의 타겟 부위(10)에 전기장을 형성하여 전기적 자극을 가하는 동작 시간과 치료 시간을 제어하고, 자극 이후 전극으로부터 수신된 전기신호를 근간으로 제1LDO 레귤레이터(224), 제2LDO 레귤레이터(225) 및 제3LDO 레귤레이터(226) 중 적어도 하나를 통해 상처 치료를 위한 시간, 전압, 및 전류를 제어함으로써, 전극 패턴(232)의 전기적 자극 정도와 전기적 자극 시간을 조절할 수 있다.
한편, 본 개시의 상처 치료용 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드(200)(<0056> 120)는 3개의 LDO 레귤레이터를 이용하는 것으로 설명하였으나, 상처 치료용 스마트 밴드(200)의 설계변경(예를 들어, 상처 치료용 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드(200)의 사이즈 변경)에 따라, 일부 실시예에서는 LDO 레귤레이터의 개수가 변경될 수도 있다. 예를 들어, LDO 레귤레이터의 수는 1개 내지 5개일 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니한다.
전극 모듈(230)은 전극 밴드 모듈(210)에 마련되고 시한성 소재로 이루어지며, 통신 모듈(220)로부터 공급된 전력에 의해 타겟 부위(10)를 전기적으로 자극시키고 타겟 부위(10)의 침습물을 증발시키는 전기장을 형성할 수 있다.
일 예로, 전극 패턴(232)은 전기 전도가 가능하고 시간 경과에 따라 분해되어 사용자 흡수가 가능한 시한성 소재로 구성될 수 있다. 예를 들어, 나노몰리브데넘(Molybdenum, Mo), 이황화몰리브덴(MoS2), 이황화텅스텐(WS2), 산화아연(ZnO), 산화마그네슘(MgO) 등 전기전도가 가능한 인체 해가없는 소재가 이용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 5a 및 도 5b는 본 개시의 일 실시예에 따른 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드의 전극 모듈을 나타낸 단면도이다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 전극 모듈(230)은 나노좀(231), 전극 패턴(232) 및 전극 패드(233)를 포함할 수 있다.
나노좀(231)은 생분해성 바이오틱스 컨테이너로 구성된 PHBV[Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate)], PLA[Poly(lactic acid)], PCL(Poly-Caprolactone) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 삼각과 사각형은 엔자임(enzyme)으로 구성되며, 엔자임은 외부 진동과 전기자극으로 '생체촉매작용'을 이르켜, 나노좀(231)이 녹는 것을 가속화 시킬수 있다. 엔자임(enzyme)은 38도 이상의 온도 혹은 전극 모듈(230)에 따라 소재가 분해되게 되어, 엔자임의 밀도가 높을수록 외부에 대한 온도, 진동, 전기적자극에 따라 촉매작용을 가속시킴에 따라 따라 녹는점을 가속하게 되는 특징을 갖는다. 이럴 경우, 나노좀(231)은 상처 치료 효과를 갖는 수십um 수준으로 전기자극과 열적온도에 의해 액화되며, 엔자임을 통해 액화된 상처 치료제가 상처에 치료효과를 갖는 약물을 좀더 빠르게 침투시킬 수 있는 장점을 갖을 뿐만 아니라, 전극 모듈(230)의 시한성 금속이 빠르게 사용자에 융해되는 가속 역할을 하게 된다. 나노좀(231)에는 상처의 충진제로 자연산 알긴산염, 폴리사카라이드, 그리고 인조 재료로 폴리우레탄, 리파아제 효소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
나노좀(231)은 통신 모듈(220)로부터 전력을 공급받으며, 통신 모듈(220)과 전극 패턴(232)을 연결할 수 있다. 일 예로, 나노좀(231)는 50㎛ 내지 75㎛의 두께를 가질 수 있다.
일 예로, 나노좀(231)은 두 개로 구성되고, 두 개의 나노좀(231) 사이에는 전극 패턴(232)이 개재될 수 있다. (도 5b 참조)
전극 패턴(232)은 나노좀(231)로부터 전달된 전력에 의해 전기장을 형성할 수 있다. 이러한 전기장은 사용자의 타겟 부위(10)를 전기적으로 자극시키고 타겟 부위(10)의 침습물을 증발시키는 전기장을 형성할 수 있다. 사용자의 타겟 부위(10)의 침습물을 증발시킴으로써, 사용자의 타겟 부위(10)의 침습물로 인하여 사용자의 타겟 부위(10)의 상처 회복이 지연되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
일 예로, 전기장에 의해 증발되는 침습물은 사용자의 삼출물과 시한성 소재에서 사용자 열에 의해 융해된 융해물이 포함할 수 있다.
일 예로, 전극 패턴(232)은 상처의 크기와 정도에 따라서, 1㎛ 내지 25㎛의 두께를 가질 수 있다. 여기서, 전극 패턴(232)의 두께는 상처가 깊고 클수록 두꺼워지고, 상처가 얇고 작을수록 1㎛에 가까워지는 것이 람직하다.
일 예로, 전극 패턴(232)은 몰리브덴(MO)을 포함할 수 있다. 추가로, 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 밴드는 몰리브덴 센싱부(266)를 더 포함할 수 있다. 몰리브덴 센싱부(266)는 통신 모듈(220)에 마련되어, 사용자의 타겟 부위(10)의 몰리브덴을 센싱할 수 있다. 여기서, 프로세서(240)는 침습물이 불포화 상태임을 판독하면, 사용자의 타겟 부위(10)의 몰리브덴의 제거를 위한 전기장이 형성되도록 통신 모듈(220)과 전극 모듈(230)을 제어할 수 있다. 이때, 타겟 부위(10)의 전기장은 사용자의 타겟 부위(10)의 몰리브덴의 제거를 촉진시키는 역할을 할 수 있다.
일 예로, 몰리브덴은 0.1 μm 내지 10 μm 두께의 얇은 필름으로 구성되고, 몰리브덴이 과하거나 부족한 상황을 방지하기 위하여, 사용자의 타겟 부위의 10% 이하의 단면적을 가질 수 있다.
일 예로, 전극 패턴(232)은 젤라틴과 하이드로겔을 포함할 수 있으며, 나노좀(231)으로부터 전달된 전력과 온도에 의해 융해되는 속도가 가속화될 수 있다. 여기서, 젤라틴과 하이드로겔는 육아조직(granulation tissue)의 섬유모세포의 녹는 속도를 가속하여 빠르게 콜라겐(collagen)을 치환, 교차결합(Cross-l inking)하도록 하며, 빠른 분화와 성장을 가능하게 할 수 있다.
일 예로, 전극 패턴(232)은 2차원 구조로 조성될 수 있다. 이 경우, 전극 패턴(232)은 자기장 형태의 특성을 띄며, 효과적 치료를 위해 펄스 형태의 감응 전류(Faradic current)를 이용하여 셀을 활성화시킬 수 있다.
일 예로, 하이드로겔은 복수의 미세한 홀이 뚫려 있을수 있으며, 생체 부착후, 생체의 열에 의해 녹아서 액상이 될 수 있다.
일 예로, 나노좀(231)에 사용되는 생분해성 컨테이너에 사용되는 리파아제 효소의 경우, 생분해성 컨테이터가 외부 열 혹은 전극신호에 의해 깨질 경우 리파아제 효소가 삼출물과 만나 가속성을 더 빠르게 지닐 수 있어, 1시간내에서 완전 액화될 수 있는 가속성을 지녀, 생체 흡수성을 가속시키며, 하이드로겔의 액상화를 단축할 수 있다.
일 예로, 전극 패턴(232)은 3차원 구조로 조성될 수 있다. 이 경우, 전극 패턴(232)은 전기장 및 자기장 특성을 가지며, 자기장만을 이용하는 경우보다 효율적인 상처 치료 특성을 보일 수 있다.
일 예로, 전극 패턴(232)의 일면에는 전극 패드(233)가 부착될 수 있고, 전극 패드(233)의 타면은 사용자의 타겟 부위(10)에 접촉될 수 있다. 이때, 전극 패드(233)의 타면에는 사용자의 타겟 부위(10)와의의 접착력이 향상되도록, 로진 에스터(Rosin ester)층, 실리콘(silicone)층, 또는 이들의 조합으로 이루어지는 복합 층이 부착될 수 있다.
전극 패드(233)는 나노좀(231) 및 전극 패턴(232)과 결합되고 전극 밴드 모듈(210)의 사용자의 타겟 부위(10)에 부착되는 부착면에 마련되며, 하이드로겔과 하이드로콜로이드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 하이드로겔과 하이드로콜로이드는 사용자의 열인 30°C 내지 40°C 의 온도에 의해 융해될 수 있다. 일 예로, 전극 패드(233)는 30㎛ 내지 60㎛의 두께를 가질 수 있다. 다른 예로, 전극 패드(233)는 통신 모듈(220)로부터 무선으로 전력을 공급받을수 있다.
일 예로, 전극 패드(233)의 두께와 양은 사용자의 타겟 부위(10)의 상처로부터의 삼출물의 양에 따라 구분하여 사용될 수 있다. 통상적으로 하이드로콜로이드 드레싱은 친수성 분자가 상처의 삼출물을 흡수한다. 그러나, 삼출물의 흡수에 한계가 있어 다량의 삼출물이 발생하였을 때 잦은 교환이 필요하다. 그러나, 본 발명은 전극 패턴(232)에 의해서 발생하는 열에 따라 삼투압 현상과 교환이 이루어지면서 삼출물을 증발시키기 때문에, 삼출물의 포화에 따른 밴드 자체 교환을 최소화할 수 있다. 또한, 상술한 것과 같이 전극 패턴(232)에 의해서 발생하는 열은 젤라틴, 하이드로겔 등의 녹는 속도를 가속화하므로, 본 발명은 전극 패턴(232)과 전극 패드(233)의 결합을 통해 기존 밴드의 단점을 보완할 수 있다.
일 예로, 나노좀(231), 전극 패턴(232) 및 전극 패드(233)는 사용자의 열에 의한 분해 속도가 상이하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 전극 패턴(232)이 가장 먼저 분해되고, 전극 패드(233)가 그 다음으로 분해되고, 나노좀(231)가 그 다음으로 분해될 수 있다. 이를 위해, 전극 패턴(232), 전극 패드(233) 및 나노좀(231) 순으로 상대적으로 두꺼운 두께를 가질 수 있다. 즉, 두께는 전극 패턴(232) < 전극 패드(233) < 나노좀(231) 일 수 있다.
프로세서(240)는 사용자의 타겟 부위(10)의 침습물의 과포화 상태 또는 불포화 상태를 센싱하고, 통신 모듈(220)과 전극 모듈(230)을 제어하는 역할을 한다. 구체적으로, 프로세서(240)는 침습물이 과포화 상태임을 판독하면 사용자의 타겟 부위(10)에 전기장이 형성되도록 통신 모듈(220)과 전극 모듈(230)을 제어할 수 있다.
도 1a 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 밴드는 접지 연결부(250), 귀환 전류 측정부(261), 귀환 전압 측정부(262), 습도 센싱부(264), 전하 측정부(265), 몰리브덴 센싱부(266) 및 마찰전기발전소자(270)를 더 포함할 수 있다.
접지 연결부(250)는 사용자의 타겟 부위(10)에 접지 연결될 수 있다. 여기서, 접지 연결부(250)는 전기적으로 하나의 양극이 되고, 사용자의 타겟 부위(10)는 전기적으로 하나의 음극이 될 수 있다. 또는, 접지 연결부(250)는 전기적으로 하나의 음극이 되고, 사용자의 타겟 부위(10)는 전기적으로 하나의 양극이 될 수 있다.
귀환 전류 측정부(261)는 접지 연결부(250)와 전기적으로 연결되고, 접지 연결부(250)에 입력되어 귀환되는 귀환 전류를 측정하는 역할을 한다. 이 때, 프로세서(240)는 귀환 전류 측정부(261)에서 측정된 귀환 전류를 기반으로 사용자의 타겟 부위(10)의 침습물의 과포화 상태 또는 불포화 상태를 판독할 수 있다. 예를들어, 프로세서(240)는 귀환 전류 측정부(261)에서 측정된 귀환 전류값이 0 이거나 기준 전류 이하인 경우, 사용자의 타겟 부위(10)의 침습물을 과포화 상태로 판독할 수 있다. 또한, 프로세서(240)는 귀환 전류 측정부(261)에서 측정된 귀환 전류값이 기준 전류 이상인 경우, 사용자의 타겟 부위(10)의 침습물을 불포화 상태로 판독할 수 있다. 또한, 귀환 전류값의 기준 전류는 0.1mA 일 수 있다.
귀환 전압 측정부(262)는 접지 연결부(250)와 전기적으로 연결되고, 접지 연결부(250)에 입력되어 귀환되는 귀환 전압을 측정하는 역할을 한다. 여기서, 프로세서(240)는 귀환 전압 측정부(262)에서 측정된 귀한 전압을 기반으로 사용자의 타겟 부위(10)의 침습물의 과포화 상태 또는 불포화 상태를 판독할 수 있다. 예를들어, 프로세서(240)는 귀환 전압 측정부(262)에서 측정된 귀환 전압값이 0 이거나 기준 전압 이하인 경우, 사용자의 타겟 부위(10)의 침습물을 과포화 상태로 판독할 수 있다. 또한, 프로세서(240)는 귀환 전압 측정부(262)에서 측정된 귀환 전압값이 기준 전압 이상인 경우, 사용자의 타겟 부위(10)의 침습물을 불포화 상태로 판독할 수 있다. 또한, 귀환 전류값의 기준 전압은 0.1V 일 수 있다.
귀환 전류 측정부(261)와 귀환 전압 측정부(262)는 어느 하나만 구성되어도 무방하나, 본 발명은 이에 한정되지 안히며, 귀환 전류 측정부(261)와 귀환 전압 측정부(262) 모두 구성될 수도 있다.
일 예로, 프로세서(240)는 귀환 전류 측정부(261)에서 판독한 침습물의 상태와 온도 센서(227)에서 판독한 침습물의 상태가 상이한 경우, 귀환 전류 측정부(261)의 귀환 전류의 재측정을 통해 침습물의 과포화 상태 또는 불포화 상태를 재판독할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(240)는 귀환 전류 측정부(261)에서 판독한 침습물의 상태가 과포화 상태이고 온도 센서(227)에서 판독한 침습물의 상태가 불포화 상태인 경우, 프로세서(240)는 귀환 전류 측정부(261)의 귀환 전류의 재측정을 통해 침습물의 과포화 상태 또는 불포화 상태를 재판독할 수 있다. 또한, 프로세서(240)는 귀환 전류 측정부(261)에서 판독한 침습물의 상태가 불포화 상태이고 온도 센서(227)에서 판독한 침습물의 상태가 과포화 상태인 경우, 프로세서(240)는 귀환 전류 측정부(261)의 귀환 전류의 재측정을 통해 침습물의 과포화 상태 또는 불포화 상태를 재판독할 수 있다
다른 예로, 프로세서(240)는 귀환 전압 측정부(262)에서 판독한 침습물의 상태와 온도 센서(227)에서 판독한 침습물의 상태가 상이한 경우, 귀환 전압 측정부(262)의 귀환 전압의 재측정을 통해 침습물의 과포화 상태 또는 불포화 상태를 재판독할 수도 있다. 구체적으로, 프로세서(240)는 귀환 전압 측정부(262)에서 판독한 침습물의 상태가 과포화 상태이고 온도 센서(227)에서 판독한 침습물의 상태가 불포화 상태인 경우, 프로세서(240)는 귀환 전압 측정부(262)의 귀환 전압의 재측정을 통해 침습물의 과포화 상태 또는 불포화 상태를 재판독할 수 있다. 또한, 프로세서(240)는 귀환 전압 측정부(262)에서 판독한 침습물의 상태가 불포화 상태이고 온도 센서(227)에서 판독한 침습물의 상태가 과포화 상태인 경우, 프로세서(240)는 귀환 전압 측정부(262)의 귀환 전압의 재측정을 통해 침습물의 과포화 상태 또는 불포화 상태를 재판독할 수 있다
습도 센싱부(264)는 통신 모듈(220)에 마련되어, 타겟 부위(10)의 습도를 센싱할 수 있다. 여기서, 프로세서(240)는 습도 센싱부(264)에서 센싱된 습도가 기준 습도 이하이면 사용자의 타겟 부위(10)의 침습물을 불포화 상태로 검증하고, 습도 센싱부(264)에서 센싱된 습도가 기준 습도 이상이면 사용자의 타겟 부위(10)의 침습물을 과포화 상태로 검증할 수 있다.
일 예로, 습도 센싱부(264)는 사용자의 타겟 부위(10)에 최대한 가까이 배치되도록 통신 모듈(220)의 나노좀(231)에 연결되는 일단부에 마련될 수 있다, 따라서, 습도 센싱부(264)는 사용자의 타겟 부위(10)의 습도를 최대한 정확하게 측정할 수 있다.
일 예로, 프로세서(240)는 귀환 전류 측정부(261)에서 판독한 침습물의 상태와 습도 센싱부(264)에서 판독한 침습물의 상태가 상이한 경우, 귀환 전류 측정부(261)의 귀환 전류의 재측정을 통해 침습물의 과포화 상태 또는 불포화 상태를 재판독할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(240)는 귀환 전류 측정부(261)에서 판독한 침습물의 상태가 과포화 상태이고 습도 센싱부(264)에서 판독한 침습물의 상태가 불포화 상태인 경우, 프로세서(240)는 귀환 전류 측정부(261)의 귀환 전류의 재측정을 통해 침습물의 과포화 상태 또는 불포화 상태를 재판독할 수 있다. 또한, 프로세서(240)는 귀환 전류 측정부(261)에서 판독한 침습물의 상태가 불포화 상태이고 습도 센싱부(264)에서 판독한 침습물의 상태가 과포화 상태인 경우, 프로세서(240)는 귀환 전류 측정부(261)의 귀환 전류의 재측정을 통해 침습물의 과포화 상태 또는 불포화 상태를 재판독할 수 있다
전하 측정부(265)는 접지 연결부(250)와 전기적으로 연결되고, 접지 연결부(250)를 통해 타겟 부위(10)의 전하 특성을 측정할 수 있다. 여기서, 프로세서(240)는 전하 측정부(265)에서 측정된 타겟 부위의 전하 특성이 음전하이면 침습물을 과포화 상태로 판독하고, 전하 측정부(265)에서 측정된 타겟 부위(10)의 전하 특성이 양전하이면 침습물을 불포화 상태로 판독할 수 있다.
마찰전기발전소자(270)는 통신 모듈(220)에 마련되어, 초음파 조사에 의한 마찰을 기반으로 발생하는 마찰 전기를 상기 통신 모듈(220)에 전력으로 공급할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드(200)에 의한 상처 치료 과정을 나타낸 개략도이다.
우선, 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드(200)가 사용자의 타겟 부위(10)에 부착된다. 이때, 전극 패턴(232)이 사용자의 타겟 부위(10)의 상처에 삽입될 수 있고, 전극 패턴(232)이 형성하는 전기장이 표피와 진피에 음전하 전기자극 신호를 공급하여 치유가 이루어진다. 이 신호는 성장인자를 자극하게 된며, 성장인자들은 섬유모세포(Fibroblast)를 가진 육아조직(Granulation tissue)을 자극한다. (S10 참조)
이 과정에서, 사용자의 타겟 부위의 침습물인 삼출물(exudate)과 융해된 전극 모듈(230)의 시한성 소재를 흡수하는 물질이 필요하게 되는데, 전극 패드(233)에 포함된 하이드로겔 또는 하이드로콜로이드가 침습물을 흡수하는 데 사용될 수 있다. 전극 패드(233)에 포함된 하이드로콜로이드 또는 하이드로겔은 침습물을 흡수하면서 습윤한 환경을 조성하게 된다. 시한성 소재가 사용자의 타겟 부위(10)의 상처를 전기적으로 자극하게 되면, 열 발생과 함께 침습물의 기화가 이루어지고, 하이드로콜로이드(또는, 하이드로겔)에 맞붙은 공성 폴리에틸렌에 의해 외부장벽으로 내보내진다. 이러한 기화 과정은 과도한 침습물을 줄이는 역할을 하며, 시한성 소재를 이용하여 전기자극을 가함으로써 상처를 가속하여 복구하는 과정에서 발생되는 열을 빠르게 진정시킬 수 있게 된다.
한편, 사용자의 온도에 의해 융해되는 전극 패드(233)의 하이드로콜로이드의 융해 속도과 가속화되며, 전극 패드(233)에 함유된 팩틴(Pectin), 젤라틴(Gelation) 등의 콜라겐 단백질이 상처와 만나면서 섬유모세포가 새로운 모세혈관으로 변화되는 것을 된다. 또한, 시한성 소재가 사용자에 흡수되기 때문에 중간단계부터는 전극 패턴(232)이 사용자의 타겟 부위(10)에 가하는 전기자극이 현저하게 줄어든다. 이는 결과적으로 ‘봉합’과 유사한 효과를 보게 되는 특징을 갖게 된다. 이러한 특징은 치유합병증(감염)에 대한 저항성을 높이며, 기능적이나 심미적인 면에서도 좋아질 수 있다. (S20 참조)
이후, 프로세서(240)가 사용자의 타겟 부위(10)의 침습물의 과포화 상태 또는 불포화 상태를 센싱하여, 사용자의 타겟 부위(10)의 추가적인 전기장 형성 여부를 결정한다. 구체적으로, 프로세서(240)는 침습물이 과포화 상태임을 판독하면, 전기장이 추가적으로 형성되도록 통신 모듈(220)과 전극 모듈(230)을 제어한다. 그 결과, 사용자의 타겟 부위(10)의 침습물을 증발시킴으로써, 사용자의 타겟 부위(10)의 침습물로 인하여 사용자의 타겟 부위(10)의 상처 회복이 지연되는 것을 방지할 수 있다. (S30 참조)
일 예로, 프로세서(240)가 침습물의 과포화 상태임을 판독하는 것은 귀환 전류 측정부(261), 귀환 전압 측정부(262) 및 전하 측정부(265) 중 어느 하나에 의해 최초 판독된 후, 온도 센서(227)와 습도 센싱부(264) 중 어느 하나에 의해 검증될 수 있다.
다른 예로, 프로세서(240)가 침습물의 과포화 상태임을 판독하는 것은 귀환 전류 측정부(261), 귀환 전압 측정부(262) 및 전하 측정부(265) 중 두개 이상에 의해 최초 판독된 후, 온도 센서(227)와 습도 센싱부(264) 중 어느 하나에 의해 검증될 수 있다.
다음으로, 몰리브덴 센싱부(266)가 사용자의 타겟 부위(10)의 몰리브덴을 센싱한다. 이는 사용자의 타겟 부위(10)의 전극 패턴(232)의 몰리브덴 성분의 잔존 여부를 확인하기 위한 것이다. 여기서, 프로세서(240)는 침습물이 불포화 상태임을 판독하면, 사용자의 타겟 부위(10)의 몰리브덴의 제거를 위한 전기장이 형성되도록 통신 모듈(220)과 전극 모듈(230)을 제어할 수 있다. 이‹š, 몰리브덴은 사용자의 열에 의해 융해되는 속도가 가속화될 수 있다. (S40 참조)
일 예로, 스마트 밴드의 제거시, 사용자의 타겟 부위(10)로부터 전극 밴드 모듈(210)과 통신 모듈(220)이 함께 분리되거나 또는 사용자의 타겟 부위(10)로부터 통신 모듈(220)만 분리된 후 전극 모듈(230)이 사용자의 생체 열에 의해 완전히 녹은 후 사용자의 타겟 부위(10)로부터 전극 밴드 모듈(210)이 분리될 수 있다.
구체적으로, 사용자의 타겟 부위(10)에 위치하는 전극 모듈(230)이 사용자의 생체 열에 완전히 녹은 상태에서, 사용자의 타겟 부위(10)로부터 전극 밴드 모듈(210)과 통신 모듈(220)이 함께 분리될 수 있다.
또한, 사용자의 타겟 부위(10)에 위치하는 전극 모듈(230)이 사용자의 생체 열에 완전히 녹지 않은 상태에서 사용자의 타겟 부위(10)로부터 통신 모듈(220)만 분리된 후 전극 모듈(230)이 사용자의 생체 열에 의해 완전히 녹은 후 사용자의 타겟 부위(10)로부터 전극 밴드 모듈(210)이 분리될 수 있다.
한편, 전극 모듈(230)의 하이드로겔이 완전히 녹지 않은 상태가 장시간 지속될 경우, 프로세서는 생체사용자의 타겟 부위(10)의 전극 모듈(230)의 하이드로겔의 제거를 위한 전기장이 형성되도록 통신 모듈(220)과 전극 모듈(230)을 제어할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가치료가 가능한 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드의 전류 전달율의 테스트 결과를 설명하기 위한 그래프이다.
상처 치료가 진행될수록, 상처 치료에 사용되는 전류가 감소하는 경향이 있다. 이는 상처가 치유됨에 따라 생체 내부의 전류가 증가하면서 외부에서 제공되는 전류에 대한 저항이 높아지고, 상처를 치료하기 위해 시한성 생체모방소자가 녹는 정도가 증가할수록 전류 전달의 효율이 낮아지고, 마지막으로, 상처의 삼출물이 높은 친수성을 띄고 있기 때문에 전류 전달이 높은데, 상처 치료에 따라 삼출물이 감소하면서 전류 전달 효과도 감소하게 되기 때문이다.
도 7의 그래프에는 2가지 방식으로 상처의 전류 전달율을 테스트한 결과를 도시하였다. 2가지 방식은 각각, 전극만 사용하는 방식(710) 및 전극+하이드로콜로이드 방식(720)이다. 여기서, 전극+하이드로콜로이드 방식(720)의 경우가 더 빠른 치료 효과를 나타내는 것을 볼 수 있다. 상처 치료의 초기에는 삼출물의 양이 적어서 큰 차이가 없으나, 24시간(1Day) 이후부터는 상처의 삼출물이 빠르게 증가하게된다. 본 개시의 상처치료용 스마트 밴드(120)는 전극+하이드로콜로이드 방식(720)을 사용하고, 상처 치료의 경과에 따라 하이드르콜로이드가 액체화된 삼출물을 가지고 있을 수 있으므로, 높은 전류 전달율을 보이는 것을 알 수 있다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 자가치료가 가능한 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드의 상처 치료 효과의 테스트 결과를 설명하기 위한 그래프이다.
도 8의 그래프에는 3가지 방식으로 상처를 치료한 테스트 결과가 도시되어 있다. 3가지 방식은 각각, 전극만 사용하는 방식(810), 전극+하이드로콜로이드 방식(820) 및 자연 치유 방식(830)이다.
자연 치유 방식(830)은 피부 장력의 75%까지 효과를 보이기 때문에, 테스트는 자연 치유 방식(830)의 상처 복원력인 75%를 기준으로 비교하되, 제안된 방식인 전극+하이드로콜로이드 방식(820)이 12일 동안 최대 72~73%까지 효과를 보여주기 때문에 동일 범위 기간인 12일 동안의 상호 비교를 진행하였다. 일반적으로 전극+하이드로콜로이드 방식의 상처치료를 해도 상처복원력은 85%까지 한계를 가지며 하이드로콜로이드가 없는 전극만 사용하는 방식(810)에서는 무균 챔버에서 외부 바 이러스 침투를 최소화하여 염증 반응을 최소화하는 방식으로 테스트하지만, 이 경우에도 공기로 인한 상처 가피(crust)의 영향이 있다. 이러한 요소들을 반영하여 12일간의 테스트를 통해 전극+하이드로 콜로이드 방식(820)의 상처 복원력에 대한 우월성을 검증하였다.
본 발명에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드(200) 및 이를 포함하는 스마트 밴드 제어 시스템은 상처에 전기자극을 가하여 상처의 산화, 환원작용을 가속화하고, 사용자의 타겟 부위(10)의 과포화된 침습물을 증발시킴으로써, 사용자의 타겟 부위(10)의 침습물로 인하여 사용자의 타겟 부위(10)의 상처 회복이 지연되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 타겟 부위
100: 전자 장치
200: 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드
210: 전극 밴드 모듈
220: 통신 모듈
221: 안테나
222: NFC 집적회로
223: MCU
224: 제1LDO 레귤레이터
225: 제2LDO 레귤레이터
226: 제3LDO 레귤레이터
227: 온도 센서
228: 통신모듈 전극
229: 센싱부 전극
230: 전극 모듈
231: 나노좀
232: 전극 패턴
240: 프로세서
250: 접지 연결부
261: 귀환 전류 측정부
262: 귀환 전압 측정부
264: 습도 센싱부
265: 전하 측정부
266: 몰리브덴 센싱부
270: 마찰전기발전소자
280: 스마트모듈
290: 전극 밴드
300: 부자재

Claims (15)

  1. 사용자의 타겟 부위에 부착되는 전극 밴드 모듈;
    상기 전극 밴드 모듈과 연결되고 무선 전력 전송 기능을 갖는 통신 모듈;
    상기 전극 밴드 모듈에 마련되고 시한성 소재로 이루어지며, 상기 통신 모듈로부터 공급된 전력에 의해 상기 타겟 부위를 전기적으로 자극시키고 상기 타겟 부위의 침습물을 증발시키는 전기장을 형성하는 전극 모듈; 및
    상기 침습물의 과포화 상태 또는 불포화 상태를 센싱하고, 상기 통신 모듈과 상기 전극 모듈을 제어하는 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 침습물이 과포화 상태임을 판독하면 상기 전기장이 형성되도록 상기 통신 모듈과 상기 전극 모듈을 제어하고,
    상기 전극 모듈은,
    상기 통신 모듈로부터 전력을 공급받는 나노좀;
    상기 나노좀으로부터 전달된 전력에 의해 상기 전기장을 형성하는 전극 패턴; 및
    상기 나노좀 및 상기 전극 패턴과 결합되고 상기 전극 밴드 모듈의 사용자의 타겟 부위에 부착되는 부착면에 마련되며, 하이드로겔과 하이드로콜로이드 중 적어도 하나를 포함하는 전극 패드를 포함하고,
    상기 나노좀은 리파아제 효소를 포함하는, 자가치료가 가능한 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 타겟 부위에 접지 연결되는 접지 연결부; 및
    상기 접지 연결부와 전기적으로 연결되고, 상기 접지 연결부에 입력되어 귀환되는 귀환 전류를 측정하는 귀환 전류 측정부를 더 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 귀환 전류 측정부에서 측정된 상기 귀환 전류를 기반으로 상기 침습물의 과포화 상태 또는 불포화 상태를 판독하는, 자가치료가 가능한 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 통신 모듈에 마련되어, 상기 타겟 부위의 온도를 측정하는 온도 센서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 온도 센서에서 측정된 온도 측정값이 기준 온도 이상이면 상기 침습물을 과포화 상태로 검증하고, 상기 온도 센서에서 측정된 온도 측정값이 기준 온도 미만이면 상기 침습물을 불포화 상태로 검증하는, 자가치료가 가능한 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 귀환 전류 측정부에서 판독한 상기 침습물의 상태와 상기 온도 센서에서 판독한 상기 침습물의 상태가 상이한 경우,
    상기 귀환 전류 측정부의 상기 귀환 전류의 재측정을 통해 상기 침습물의 과포화 상태 또는 불포화 상태를 재판독하는, 자가치료가 가능한 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 통신 모듈에 마련되어, 상기 타겟 부위의 습도를 센싱하는 습도 센싱부를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 습도 센싱부에서 센싱된 상기 습도가 기준 습도 이하이면 상기 침습물을 불포화 상태로 검증하고, 상기 습도 센싱부에서 센싱된 습도가 상기 기준 습도 이상이면 상기 침습물을 과포화 상태로 검증하는, 자가치료가 가능한 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 귀환 전류 측정부에서 판독한 상기 침습물의 상태와 상기 습도 센싱부에서 판독한 상기 침습물의 상태가 상이한 경우,
    상기 귀환 전류 측정부의 상기 귀환 전류의 재측정을 통해 상기 침습물의 과포화 상태 또는 불포화 상태를 재판독하는, 자가치료가 가능한 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 접지 연결부와 전기적으로 연결되고, 상기 접지 연결부를 통해 상기 타겟 부위의 전하 특성을 측정하는 전하 측정부를 더 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 전하 측정부에서 측정된 상기 타겟 부위의 전하 특성이 음전하이면 상기 침습물을 과포화 상태로 판독하고, 상기 전하 측정부에서 측정된 상기 타겟 부위의 전하 특성이 양전하이면 상기 침습물을 불포화 상태로 판독하는, 자가치료가 가능한 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서,
    상기 전극 패턴은 몰리브덴을 포함하는, 자가치료가 가능한 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 몰리브덴은 0.1 μm 내지 10 μm 두께의 얇은 필름으로 구성되고, 상기 타겟 부위의 10% 이하의 단면적을 갖는, 자가치료가 가능한 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 통신 모듈에 마련되어, 상기 타겟 부위의 상기 몰리브덴을 센싱하는 몰리브덴 센싱부를 더 포함하고,
    상기 프로세서는 상기 침습물이 불포화 상태임을 판독하면, 상기 타겟 부위의 상기 몰리브덴의 제거를 위한 상기 전기장이 형성되도록 상기 통신 모듈과 상기 전극 모듈을 제어하는, 자가치료가 가능한 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 통신 모듈에 마련되어, 초음파 조사에 의한 마찰을 기반으로 발생하는 마찰 전기를 상기 통신 모듈에 전력으로 공급하는 마찰전기발전소자를 더 포함하는, 자가치료가 가능한 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 타겟 부위에 접지 연결되는 접지 연결부; 및
    상기 접지 연결부와 전기적으로 연결되고, 상기 접지 연결부에 입력되어 귀환되는 귀환 전류를 측정하는 귀환 전압 측정부를 더 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 귀환 전압 측정부에서 측정된 상기 귀환 전압을 기반으로 상기 침습물의 과포화 상태 또는 불포화 상태를 판독하는, 자가치료가 가능한 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 스마트 밴드의 제거시,
    상기 타겟 부위로부터 상기 전극 밴드 모듈과 상기 통신 모듈이 함께 분리되거나 또는 상기 타겟 부위로부터 상기 통신 모듈만 분리된 후 상기 전극 모듈이 사용자의 생체 열에 의해 완전히 녹은 후 상기 전극 밴드 모듈이 분리되는, 자가치료가 가능한 창상 및 상처 치료용 스마트 밴드.
  15. 삭제
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