KR20080068794A - 모발성장 촉진 레이저 치료기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 특정 파장의 레이저 광을 사용한 LLLT (Low Level Laser Therapy, 저레벨 레이저 요법)를 두피에 응용함으로서 모발의 생성과 성장의 촉진을 기대하는 동시에 탈모를 방지하는 것을 목적으로 하는 모발의 발모촉진 장치에 관한 것으로서, 레이저 광에 추가하여 초저주파수의 기계적 진동을 두피에 인가함으로서 두 에너지의 상승작용을 기대하는 동시에, 발광소자를 빗살 모양의 돌기 끝에 장착함으로서 광 에너지가 두피의 잔류 모발에 의해 차단되는 것을 방지하고, 이들 돌기를 부착한 조사기(applicator : 애플리케이터)를 두부의 곡률에 맞추어 변형시킬 수 있도록 가요성으로 함으로서 광 에너지와 진동 에너지의 전달효율을 높이고, 두피에 공급되는 광 에너지와 진동 에너지를 계측하는 수단을 구비하여 최적제어가 가능하고, 애플리케이터를 헤드세트 형의 장구에 부착하여 보다 간편하게 탈부착이 가능하도록 되어 있음을 특징으로 한다.

모발, 두발, 저레벨 레이저요법, Low Level Laser Therapy(LLLT), 진동자극요법, 탈모, 발모

Description

모발성장 촉진 레이저 치료기{Hair Growth Stimulation Laser Treatment Device}

저출력 레이저 광과 기계적 진동을 두피에 조사하여 두피의 세포조직을 활성화함으로서 모발의 발모촉진, 성장촉진, 탈모방지 등을 구현하는 모발성장 촉진 레이저 치료기 개발에 관한 분야

모발은 피부의 부속기관이며 발생학적으로는 표피에서 변화한 것이기 때문에 수명이 있으며 신진대사를 한다. 모의 수명은 신생-성장-퇴행-탈락의 과정을 밟는데 그 주기는 건강한 상태에서는 5-6 년이 된다. 따라서 풍만한 두발을 유지하기 위해서는 모발의 수명이 길어야 함은 물론이고 탈모 후에는 즉시 신생모가 탄생하여 성장을 시작할 수 있어야만 한다.

최근, 특정파장의 광선을 생체조직에 조사하면 그 부위의 신진대사가 촉진되고 조직의 기능이 활성화된다는 것이 알려져 저출력 레이저 요법(Low Level Laser Therapy : LLLT) 이 개발되고 있음이 공지되어 있다.

저출력레이저 요법 에는 일반적으로 파장이 600㎛∼1300㎛ 범위이고 에너지 강도가 10∼1000mW 의 레이저 광을 사용한다. 이 영역의 광은 생체에 조사하면 생체 조직 내에 침투하여 세포의 분자를 여기(勵起) 함으로서 모세혈관의 생성 증가, 혈액의 산소담지량(酸素擔持量)의 증가, 콜라겐과 ATP(Adenosine Triphosphate )의 생성촉진, 임파류의 활동증가, 육아발생 (tissue granulation)의 촉진, 식세포작용(phagocytosis)의 활성화 등의 효과를 나타내는 것이 공지되어 있다.

모(毛)는 모간(毛幹)과 모근(毛根)으로 되어 있으며 모근의 기부(基部)에 있는 모유두 (毛乳頭)에는 모세혈관과 신경이 연장되어 있어서 영양분과 산소를 공급 받아 모의 발생과 성장을 관장한다. 따라서 상기 레이저 광을 두피에 조사하면 광 에너지가 진피조직과 피하조직에 침투하여 모근을 포함한 각종 세포조직을 활성화하고 신진대사를 촉진 시켜 발모가 촉진되고 모의 성장이 활발해 지며 모의 수명도 연장되어 결과적으로 두발의 손실(탈모), 퇴색(백발화)이 방지되고 신생모의 발모를 돕게 되어 환자로 하여금 탈모증의 치유는 물론이고 항상 건강하고 풍만한 두발을 보유할 수 있게 한다.

LLLT를 위한 광원으로서는 일반적으로 레이저 다이오드(LD)의 코헤런트(coherent)광을 쓰고 있으나 최근에는 동일한 파장영역의 발광 다이오드(LED)도 거의 동등한 효과가 있음이 알려져서 단독으로 또는 LD와 혼합하여 LLLT에 응용되고 있다.

한편, 생체조직에 초저주파수의 미약한 진동을 주게 되면 그 기계적 자극에 의해 혈류의 증가, 조직 온도의 상승, 교감신경계의 활성화 등의 효과가 나타나서 결과적으로 그 부분의 신진대사를 촉진하고 기능을 활성화 한다는 것도 공지되어 있다. 따라서 이 방법을 두피에 적용하는 경우, 역시 모발의 육모에 기여하게 되는데, 이때의 진동수는 대체로 1-수10Hz 범위이며 강도는 0.3- 2W/cm2 범위인 것으로 알려 져 있다.

상기 두 가지 요법은 치료가 비수술성(non-invasive)이며 비투약성이고 무통요법에 속할 뿐 아니라 부작용도 없다는 것이 특징으로 되어 있으며, 특히 이 두 가지 요법을 동시에 적용하면 서로의 상승작용으로 치료효과를 높일 수 있는 것으로 해석되고 있다.

LLLT와 진동요법을 동시에 발모 촉진에 응용한 선행 특허로서는 대한민국특허 20-335313과 20-0426924 가 있다. 특허 20-335313 에서는 LLLT를 위한 1 개의 LD와 원적외선 요법을 위한 복수개의 원적외선 LED와 1개의 진동 모터를 장착한 빗(comb)형태의 수동식 애플리케이터를 제안하고 있으며, 특허 20-0426924 에서는 복수개의 LD와 북수개의 진동모터를 헬멧 속에 장착한 고정형을 제안하고 있다. 이 두 선행특허는 다 같이 LD에 의한 LLLT와 진동 모터에 의한 기계적 자극효과를 두피조직 활성화에 적용한 것이기는 하나, 도시된 애플리케이터 구조로서는 각 발광소자에서 방출된 광선이 모발에 가리게 되어 두피에 도달하는 에너지가 크게 감쇄할 가능성이 있으며, 모터의 진동 에너지도 모발의 쿠션 작용에 의해 두피에 미치는 자극 효과가 감소될 우려가 있다. 이들 선행특허에서는 다수의 원적외선 LD나 LED를 사용하는 관계상, 발열이 상당할 것으로 보여 지며 전력소비도 상대적으로 클 것이다. 두피는 경고한 두개골 위에 수mm 의 두께로 형성되어 있으며 기계적 또는 열적 자극을 정확하게 지각하지 못하는 특성이 있다는 것이 공지되어 있다. 따라서 환자는 시술 중에도 발광소자에 의한 발열이나 진동모터에 의한 기계적 충격의 강도를 충분히 인식하지 못하고, 특히 조사량이 과다할 때의 화상이나 기계적 손상을 제대로 지각하지 못한다. 따라서 치료 중에 있어서는 두피의 발열상태와 충격가속도를 실시간으로 측정하여 조사광의 에너지와 진동의 크기를 최적제어하고 안전감시를 할 필요가 있는데, 선행특허의 애플리케이터에서는 이 점에 대한 고려가 되어 있지 않다.

모발은 피부의 부속기관으로 발생학적으로는 표피조직에서 변화된 것이며 그 탄생과 성장은 전적으로 피부조직의 건강상태에 달려 있다는 것이 알려져 있다. LLLT를 위한 레이저 광은 두피(頭皮)에 조사되면 내부로 침투한 광 에너지는 모근과 그 부근의 세포조직의 기능을 활성화한다는 것이 공지되어 있다. 광은 파장이 길수록 투과거리는 길어지지만 두피는 대체로 2~4mm 이하의 두께를 지니고 있음으로 그 이상의 투과깊이는 필요가 없다. 파장이 길어져서 적외선 영역이 되면 발열작용이 커져서 세포조직의 열적인 손상이 염려될 뿐이고, LLLT를 위한 광화학작용은 증가하지 않는다. 따라서 두발의 LLLT를 위한 발광소자로서는 선행특허들이 사용하고 있는 700nm 대역의 광은 피하고 적색광 영역의 660 nm 부근의 것을 선정할 필요가 있다.

LLLT를 위한 광파는 반드시 코헤런트(coherent)한 레이저 광을 필요로 하지 않으며, 동일 파장대의 LED의 광으로서도 상당수준의 광화학효과를 기대할 수가 있음이 보고되어 있다. 따라서 단위면적당의 사용개수를 늘리고 광의 조사시간을 증가시킨다면 LED 도 LD와 동등한 수준의 치료효과를 얻을 수가 있을 것임으로 상대적으로 고가이고 취급이 불편한 LD를 고집할 필요는 없다

두피에 대한 LLLT를 시술하는데 있어서, 또 하나의 문제점은 두피(頭皮)는 탈모(脫毛)가 심한 경우를 제외하고는 모발로서 덥혀 있다는 점이다. 따라서 종래의 방식으로는 LLLT를 위한 광선을 조사하여도 모발에 의해 방해되어 광 에너지는 두피 표면에 도달하지 못한다. 이 문제는 진동 에너지의 경우도 같아서 지동소자의 진동 에너지는 두피에 전달되기 전에 모발속(毛髮束)의 완충작용에 의해 감쇄하여 충분한 진동에너지가 두피에 전달되지 못한다. 따라서 두피에 광선 또는 진동에너지를 조사함에 있어서는 기존의 모발속에 의해 방해를 받지 않고 광선 또는 진동에너지를 두피에 직접 공급할 수 있는 구조를 지닌 조사기 (applicator)가 필요해 진다.

다른 하나의 문제점은, 두피에 대해 LLLT 와 진동 요법을 동시에 적용하는데 있어서 애플리케이터를 헨드 헬드 형(hand held type)으로 하는 가 또는 고정형(fixed type)으로 하는가를 선택하여야 한다. LLLT 또는 진동 요법에 있어서는 광 또는 진동 에너지의 적정 조사량은 환자의 체질, 건강상태, 두피조직과 모발의 상태, 그리고 환경조건 등의 변수에 따라 달라진다. 따라서 시술자는 정해진 조사량을 정해진 부위에 정확히 조사해야 하는데, 이것은 핸드 헬드 형 조사기로서는 어렵다. 따라서 조사하고자 하는 부위에 정확히 고정시켜서 일정 시간 조사할 수 있는 고정식 조사기가 선호되는데, 선행특허에서는 두부 전역을 덮는 캡(cap) 또는 헬멧(helmet) 형태의 장구(裝具)에 고정한 것이 공고되어 있다. 그러나 이러한 고정식 장구는 일반적으로 부피가 크고 탈착이 불편하기 때문에 보다 경량이고 탈착이 편리한 장구구조가 요구되어 왔다.

또 하나의 문제점은 환자가 필요로 하는 광과 진동에너지의 소요 조사량이 환자 개개인의 체질, 건강상태, 두피조직과 모발의 상태, 환경조건 등의 변수에 따라 다르기 때문에 이러한 변수로부터 임상적으로 구해진 최적조사량을 산출할 필요가 있다는 점이다. 이것을 위해서는 각 조건에 따른 모든 변수를 미리 입력해 놓고 소정 루틴에 의해 최적조사량을 산출하고 이것으로 발광소자와 진동소자의 출력을 제어하는 구조를 필요로 한다. 또, 조사표면의 온도와 자극상태를 지속적으로 측정하여 애플리케이터의 조사출력이 항상 최적조건으로 유지될 수 있도록 하는 실시간 피드백 제어(feed-back control) 장치도 구비할 필요가 있다.

마지막의 과제는 이 모든 운용을 전문지식이 없는 시술자라도 손쉽게 작동시킬 수 있는 응용 프로그램을 필요로 한다는 점이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의하면, LLLT와 초저주파 진동 요법을 동시에 시행하는데 있어서 두 요법의 상승작용에 의한 치료효과를 극대화하기 위해, 파장 904nm 이고 출력 20mA 인 LD와 파장 660nm, 880nm이고 출력 20mA 의 LED 복수개를 혼합사용하고, 진동수 40~600Hz 인 초저주파 진동을 하는 편심 전동모터를 장착한 애플리케이터 유닛을 제공하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 한 측면은 LD와 LED와 편심 진동 모터로 부터의 광 에너지와 진동 에너지가 기존의 두발속(頭髮束)에 의해 차단되지 않고 두피에 직접 조사될 수 있도록 하기 위하여 각 발광소자를 빗살 형의 돌기 끝에 장착한 것을 브러쉬 형으로 배열한 애플리케이터 유닛을 제공하는 것을 특징으로 한다. 이렇게 하면 도면7, 도면8과 같이 발광소자가 두부에 남아있는 두발속에 방해되지 않고 두피표면에 밀착 될 수가 있다.

본 발명의 또 하나의 측면은 상기 레이저 광과 진동 에너지가 두피표면에 주는 영 향을 실시간으로 측정하기 위하여 온도 센서와 진동센서를 두피표면에 접촉시켜서 두피의 표면온도와 진동의 크기를 측정할 수 있는 계량장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 하나의 측면은 애플리케이터 유닛을 헤드세트(headset) 형의 장구에 장착함으로서 안전하고 효과적인 두발관리를 가능하게 하는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같은 특징을 지닌 본 발명에 따르면 공시된 LLLT 기술과 진동요법을 모발의 육모 촉진에 응용하는데 있어서, 두피의 두께를 감안하여 발광소자의 파장영역을 적색광 영역으로 제한함으로서 동일한 전력으로서도 상대적으로 높은 LLLT 효과를 달성 할 수 있게 되며, 적외선으로 인한 발열을 감소시켜 발열대책을 생략할 수 있게 된다.

또한, 모든 발광소자를 애플리케이터 유닛의 돌기 첨단에 장착하여 직접 두피에 접촉할 수 있도록 함으로서 광 에너지의 전송손실을 방지하는 동시에 진동모터로 부터의 진동 에너지의 감쇠도 경감시킬 수 있게 된다. 그 결과, 동일한 치료효과를 달성하는데 필요한 전력량이 감소되어, 전력비가 절감될 뿐 아니라, 전원장치의 간략화, 경량화가 가능하게 된다.

또한, 애플리케이터 유닛을 헤드세트형의 장구에 장착함으로서 탈착이 용이하고 사용에 편리하며 상대적으로 염가인 모발성장 촉진 레이저 치료기를 구현할 수 있게 된다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 토대로 상세하게 설명한다.

본 발명인 모발성장 촉진 레이저 치료기는 도면1과 같이 탄성 플라스틱 소재로 만들어진 애플리케이터 유닛(100)을 헤드셋 모양의 애플리케이터 본체(500)에 장착하여 사용하며, 상기 애플리케이터 유닛(100)에 전원을 공급하고 동작을 제어하는 전원유닛(200)으로 구성된다.

상기 애플리케이터 유닛(100)에는 도면4와 같이 가요성 플라스틱으로 된 애플리케이터 베이스 판(10)과 PCB 회로기판(20), 진동을 전달해주는 진동판(30), 애플리케이터 케이스(40)로 구성되어 있다. 애플리케이터 베이스 기판(10)의 표면에는 빗살 모양의 작은 돌기(1n : n=1,2...)가 다수 만들어져 있다. 상기 돌기 끝에는 발광소자인 LD (2n : n=1,2..) 와 LED (3n : n=1,2...) 가 부착되어 있어서 사용 시에는 두피표면에 접촉하여 광 에너지를 조사한다. 상기 돌기(1n)들은 치료를 위하여 애플리케이터 유닛(100)을 두부에 부착시키면 도면7, 도면8과 같이 모발을 갈라서 돌기 사이의 공간에 몰아넣어, 돌기 끝의 발광소자가 모발에 장애 받지 않고 직접 두 피에 접촉될 수 있도록 한다. 돌기의 높이(길이)는 치료대상에 따라 다르게 설정할 수가 있는데, 예를 들면 완전 탈모된 두피에는 수mm 로 충분하지만, 두발이 많은 경우에는 10mm-20mm 정도로 길게 하여 모발이 돌기에 의해 효과적으로 치워져서 발광소자로 부터의 광선을 방해하지 않고 직접 두피에 도달할 수 있도록 한다. 모발의 숱이 특히 많은 환자에 대해서는 도면6과 같은 빗살 모양의 돌기를 배열한 애플리케이터 베이스 판(10)을 사용하면 두발에 의한 광 손실을 방지할 수가 있다.

따라서, 치료대상을 독발과 모발이 많이 있는 것과 상관없이 사용할 수 있다.

모든 돌기(1n)은 도면7과 같이 두피에 밀착하여야 함으로 애플리케이터 베이스 판(10). PCB기판(20), 진동판(30)은 탄력성의 가요성 플라스틱 재로 만들어져서 두부의 곡률에 따라 변형될 수가 있도록 한다. 상기 애플리케이터 베이스 판(10)의 이면에는 가요성 PCB 기판(20)이 부착되어 있으며, 모든 발광소자의 리드선은 상기 PCB 기판(20)에 삽입되고 가요성 배선에 의해 접속된다. 애플리케이터 베이스 판(10)은 도면3-(A)와 같이 반드시 하나의 기판일 필요는 없고, 조사대상의 형태에 따라 도면3-(B)와 같이 2-4 개로 분할하는 것이 보다 편리하고 경제적일 수 있다.

상기 발광소자(2n),(3n)은 일반적으로 가시광선 영역에서 근 적외선영역까지의 파장을 지닌 것을 사용하는데, 전기한 이유로 본 발명에서는 600nm~880nm 범위의 파장을 가지는 LD 와 LED를 사용하되, 소자의 정격출력은 20~1000mW/cm2의 범위의 것을 선택하는 것이 바람직하다. 이들 발광소자는 각 소자간의 간격이 대체로 1.6cm-1.6cm 의 범위를 유지하며 모든 파장의 광 에너지가 조사대상 부위에 균등하게 배분되도록 배치한다. 도면3-(A)는 실시 예 1 의 경우인데, 660nm의 LED(3a)와 880nm의 LED(3b)와 904nm의 LD (2a)를 면적 344 cm2 의 애플리케이터 베이스 판(10)에 배열한 보기이다.

애플리케이터 베이스 판(10)의 이면의 적절한 위치에는 진동소자(6n)가 부착되어 있어서, 그 출력은 애플리케이터 베이스 판(10)에 만들어 있는 돌기를 통해서 도면 8과 갈이 두피에 전달이 된다. 실시 예1에서는 진동소자로서 축에 편심추를 장착한 소형모터를 사용하며 설치위치는 도면4처럼 애플리케이터 베이스 판(10)의 양단에 두고 진동주기는 60-400 rpm 의 범위에서 제어한다.

도면10과 같이 애플리케이터 베이스 판(10)상의 모든 발광 소자(2n, 3n) 그리고 진동자(6n)들은 서로 직, 병렬로 연결이 되어 주단자를 거쳐서 전원선을 통하여 전원 유니트(200)에 접속이 된다.

전원 유닛(200)에는 도면11과 같이 위의 모든 전자소자에 공급할 전원부와 최적제어를 담당하는 제어부가 수용되어 있으며 이것을 조정하기 위한 전원 스위치, 기능 절환 스위치, LCD 표시판 등이 부착되어 제공된다.

도면 1은, 본 발명, 모발성장 촉진 레이저 치료기의 에플리케이터 본체(500)의 단면도이다.

도면 2는, 본 발명, 모발 성장 촉진 레이저 치료기를 머리에 착용한 상태를 도시한 것이다.

도면 3는, 상기, 애플리케이터 유닛(100)의 정면도(A)와 애플리케이터 유닛을 2~4개로 분할한 경우의 정면도(B) 이다.

도면 4은, 상기, 애플리케이터 유닛(100)의 구조를 나타내는 단면도이다.

도면 5는, 애플리케이터 유닛(100)의 구조에서 두발이 많은 경우에 발광소자(2n, 3n)가 직접 두피에 접촉할 수 있도록 고안한 돌기(1n)의 정단면도이다.

도면 6은, 애플리케이터 유닛(100)의 구조에서 발광소자(2n, 3n)와 돌기(1n)의 사시도이다.

도면 7은 상기, 애플리케이터 유닛(100)에 있어서 발광소자(2n, 3n)에서 나온 빛이 두발에 방해되지 않고 두피조직에 조사되는 상태를 나타내는 설명도이다.

도면 8은, 상기, 애플리케이터 유닛(100)에 있어서 진동소자(6n)의 진동에너지가 두발에 방해되지 않고 두피조직에 인가되는 경로를 나타내는 설명도 이다.

도면 9은, 상기, 애플리케이터 유닛(100)의 PCB 기판(20) 상에 배열된 발광소자와 진동소자를 위한 전원공급회로의 회로도를 표시한 것이다.

도면 10은 본 발명, 모발성장 촉진 레이저 치료기의 전원 및 제어 유니트의 블록도 이다.

<<주요 도면부호의 설명>>

500 : 애플리케이터 본체

200 : 전원유닛

100 : 애플리케이터 유닛

10 : 애플리케이터 베이스 판

20 : PCB 기판

30 : 진동판

40 : 에플리케이터 케이스

50 : 헤드셋 형 두부 장착구

1n : 돌기

2n : LD

3n : LED

4 : 단자

5n : 센서

6n : 진동모터

7n : 실리콘 충전제

8 : on/off switch

9 : 파이롯트

Claims (10)

1. 두피에 LLLT와 저주파 진동요법을 적용함으로서 모발의 성장촉진과 탈모 방지를 목적으로 하는 모발관리 장치에 있어서, LLLT를 위한 발광소자와 센서소자를 첨단부에 장착한 소돌기,와 상기 소돌기와 표면에 배열 장착한 애플리케이터 베이스 판(Applicator Base Panel),과 상기 애플리케이터 베이스 판과 PCB 기판, 진동판, 진동소자를 포함한 애플리케이터 유닛을 수용할 두부고정용 장구(Equipment),로 구성됨을 특징으로 하는 모발성장 촉진 레이저 치료기
2. 상기 제1항에 있어서의 소돌기는, 치료를 위해 두피에 접촉시킬 때, 발광소자 주위의 모발을 헤쳐서 발광소자의 광선이 모발에 의해 차단되지 않도록 하는, 5-15mm 의 길이를 지닌, 변형된 원뿔형으로 만들어져 있음을 특징으로 한다.
3. 상기 제2항의 소돌기는, 애플리케이터 베이스 판위에 상호간 10mm-20 mm 의 간격으로 복수개 배열되어 있음을 특징으로 한다.
4. 상기 제1항에 있어서의 애플리케이터 베이스 판은, 탄력성 재질로 되어 있 어서, 치료 시에는, 소돌기의 첨단이 두피에 접촉될 수 있도록, 변형이 가능한 것임을 특징으로 한다.
5. 상기 제1항에서의 애플리케이터 베이스 판은, 진동판 뒷면에 진동자가 부착되어 있으며, 상기 진동자는 진동판과 애플리케이터 베이스 판을 20-60 Hz 범위의 저주파로서 구동할 수 있는, 기계적 진동자임을 특징으로 한다.
6. 상기 제1항의 애플리케이터 베이스 판은, 조사대상에 따라 복수개의 베이스 판을 복합할 수 있는 구조임을 특징으로 한다.
7. 상기 제1항에서의 발광소자로서는 파장 904nm 범위의 레이저 다이오드와, 파장 660nm - 880 nm 범위의 LED 소자로 되어 있음을 특징으로 한다.
8. 상기 제1항에서의 두부고정용 장구(Equipmemt)는, 상기 애플리케이터 베이스 판을 단독으로, 또는 다른 부품과 함께 조립된, 애플리케이터 유닛을 수용하여, 환자의 두부에 고정시킬 헤드셋 형의 장구로 만들어져 있음을 특징으로 한다.
9. 상기 제1항의 레이저 모발 육성촉진 치료기는 전지함과 제어부로 구성된 전원 및 제어 유닛을 포함함을 특징으로 한다.
10. 상기 제9항에 있어서의 제어부는 치료 시에 적절한 발광소자을 선택하고, 센서 입력을 수신하여 축적된 프로그램에 따라 조사시간과 파형을 제어하며 총 조사량을 계측하는 기능을 지녔음을 특징으로 한다.

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