KR20130136976A - 피부이식편의 채취장치 - Google Patents

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KR20130136976A
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사미르 아메드 사비르
앤드류 지글러
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모멜란 테크놀로지스, 아이엔씨.
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Abstract

본 발명은 일반적으로 피부이식편(들)의 채취장치에 관한 것이다. 본 발명은 수포 절단 부재와 통합된 수포 발생 장치를 제공한다.

Description

피부이식편의 채취장치{DEVICES FOR HARVESTING A SKIN GRAFT}
<관련 출원>
본 출원은 2010년 8월 6일 출원된 미국 정규출원 일련번호 제12/851,656호의 이익과 우선권을 주장하며, 그 내용은 전체로서 본원에 참조로 통합된다.
<기술분야>
본 발명은 일반적으로 피부이식편의 채취장치에 관한 것이다.
피부는 인체의 최대 기관으로, 사람의 전체 체중의 약 16%에 해당한다. 환경과 접하므로 피부는 신체 방어에서 중요한 기능을 나타내며, 병원균과 기타 환경 물질에 대한 해부학적 장벽으로 작용한다. 피부는 또한 필수 영양분이 신체 밖으로 씻겨나가지 않도록 하는 한편, 과량의 체액 손실을 방지하는 반투과성 장벽을 제공한다. 피부의 다른 기능으로는 단열, 체온 조절 및 감각작용을 포함한다. 피부 조직은 화상, 외상, 질병 및 탈색소(예컨대, 백반증)를 포함하는 여러 가지 형태의 손상의 대상이 될 수 있다.
피부이식편은 흔히 그러한 피부 손상을 수복시키는 데 이용된다. 피부 이식은 피부의 일부분을 사람 신체의 한 영역으로부터 절제하거나(자가 이식), 다른 인간 공급원으로부터 절제하거나(동종 이식), 다른 동물로부터 절제하여(이종 이식), 상처 부위와 같은 환자의 수혜부로 이식하는 외과 수술이다. 피부이식편의 채취는 여러 가지 상이한 기법에 의해 이루어질 수 있으며, 이용되는 기법은 채취될 이식편의 유형에 달려있다. 피부이식편을 채취하는 흔한 기법은 흡입 수포법(suction blistering)을 포함한다. 흡입 수포법은 흡입 수포를 발생시키는 장치와 수포를 절단하는 별도의 장치인 두 개의 장치를 포함한다. 두 개의 장치가 필요한 점은 이식편 채취 과정을 늦추고, 흡입 수포법을 병원에서 수행할 것을 요한다. 나아가, 별도의 장치들에 대한 요구는 피부이식편을 생산하기 위한 자동화된 시스템 개발을 막았다.
본 발명은 피부이식편의 채취장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 발생된 수포를 절단하는 부재와 통합된 수포 발생 장치를 제공한다. 따라서 본 발명은 수포를 발생시키고 발생된 수포를 절단할 수 있는 단일 장치를 제공한다. 본 발명의 장치는 복수의 수포를 발생시키고 절단할 수 있거나, 단일 수포를 발생시키고 절단할 수 있다. 단일 수포는 피부이식편으로 이용될 수 있거나, 미세이식편 배열을 생산하고자 더 조작될 수 있다.
수포를 발생시키는 메커니즘은 당해 분야에 공지된 임의의 메커니즘일 수 있다. 특정 실시예에서, 신체에 흡입을 생성하기 위한 진공 공급원이 이용된다. 다른 실시예에서, 신체에 열을 생성하기 위한 열 공급원이 이용된다. 특정 실시예에서, 진공 공급원과 가열 공급원의 조합이 이용된다. 본 발명의 장치는 온도 조절 장치를 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 수포는 액이 차 있는 수포(예컨대, 흡입 수포)일 수 있다. 다른 실시예에서, 수포는 액이 차 있지 않은 수포, 예컨대, 내부에 공기만 함유하는 부풀린 피부이다. 본 발명의 장치는 임의의 유형의 수포(액이 차 있거나 액이 차 있지 않음)를 발생시키는 데 이용될 수 있다.
발생시킨 수포를 절단하기 위한 절단 부재는 당해 분야에 공지되어 있다. 본 발명의 장치는 그러한 임의의 절단기와 통합될 수 있으며, 이용되는 절단기는 준비될 이식편(들)의 유형에 달려있다. 특정 실시예에서, 절단기는 레이저이다.
특정 실시예에서, 본 발명의 장치는 표피 이식편, 즉, 실질적으로 표피 피부로 이루어져 있으며, 진피층의 임의의 상당한 부분을 포함하지 않는 이식편을 생산하고자 구성된다.
도 1은 피부의 해부학적 구조를 나타내는 도면이다.
도 2a 내지 도 2c는 복수의 미세이식편을 발생시켜 채취하는 장치를 나타낸 개요도이다. 도 2a는 장치의 분해 조립도를 제공한다. 도 2b는 조립된 장치의 평면도를 제공한다. 도 2c는 조립된 장치의 측면도를 제공한다.
도 3a와 도 3b는 흡입 수포를 발생시키는 본 발명의 장치를 나타낸 도면이다.
도 4a 내지 도 4d는 흡입 수포를 발생시키는 본 발명의 다른 장치들을 나타낸다.
본 발명은 일반적으로 수포(예컨대, 흡입 수포)를 발생시키고 발생된 수포를 절단할 수 있는 단일 장치, 즉, 절단 부재와 통합된 수포 발생 장치에 관한 것이다. 그러한 장치는 피부이식편 채취에 유용하다.
특정 실시예에서, 도 2a 내지 도 2c에 나타난 바와 같은 장치가 복수의 피부이식편을 발생시키고 절단하는 데 이용된다. 장치(200)는 프레임(201)과 뚜껑(202)을 포함한다. 하부 플레이트(203), 절단기 그리드 플레이트(204), 절단기 플레이트(205) 및 상부 플레이트(206)가 프레임에 마련되어 있다. 하부 플레이트(203), 절단기 플레이트(205) 및 상부 플레이트(206) 각각은 홀 배열(211)을 포함한다. 조립 시, 각 플레이트(203, 205 및 206)의 홀 배열(211)이 정렬된다. 홀 배열의 홀 크기는 필요한 이식편의 크기에 달려 있으며, 더 큰 이식편을 제조하기 위해서는 더 큰 홀이 이용된다. 제1 기판(207)은 상부 플레이트(206)와 상호작용하며, 채취된 이식편을 받는다.
장치(200)는 구동 블록(208), 구동 바(209) 및 구동 블록 가이드(210)를 더 포함한다. 구동 부품들(208, 209 및 210)은 절단기 플레이트(205)의 이동을 제어한다. 프레임(201)은 진공 스톱(212)을 포함하고, 뚜껑(202)은 흡입 홀 바브(213)를 포함한다. 조립 시, 프레임(201)과 뚜껑(202)은 진공 스톱(212)과 흡입 홀 바브(213)가 서로 일치하도록 배열된다(도 2b). 그런 다음, 장치 내부에 부압이 발생할 수 있도록 진공 공급원이 장치(200)에 연결된다. 장치(200)는 고정 나사(214)에 의해 결합시킬 수 있다. 장치(200)는 또한 가열부를 포함할 수 있다.
복수의 피부이식편을 생산하고 채취하기 위하여, 장치(200)를 환자의 안쪽 넓적다리와 같은 공여부에 위치시킨다. 진공 공급원을 켜서, 장치(200) 내부에 부압을 발생시킨다. 부압은 피부가 뚜껑(202)을 향해 당겨지게 하고, 피부의 복수의 서로 다른 부분들이 각 플레이트(203, 205 및 206)의 각 홀 배열(211)을 통해 당겨지게 한다. 그러한 동작은 많은 미세수포의 발생을 초래한다. 일단 미세수포가 발생되면, 구동 부품들(208, 209 및 210)이 맞물려 절단기 플레이트(205)를 움직인다. 절단기 플레이트(205)의 이동은 각 플레이트(203, 205 및 206)의 홀 배열(211)의 정렬을 방해하여, 미세수포 절단을 초래한다. 절단된 미세수포는 상부 플레이트(206) 위의 제1 기판(207) 위로 포획된다. 이러한 식으로, 이격된 미세이식편 배열이 제공된다. 적용되는 부압량, 진공이 유지되는 시간의 양 및/또는 플레이트(206)의 홀 깊이(즉, 플레이트 두께)는 채취되는 이식편의 유형, 예컨대, 표피 이식편, 부분층 이식편 또는 전층 이식편을 결정한다. 일반적으로, 각 미세이식편은 약 2mm 미만, 예컨대, 100 내지 2000미크론의 측면 치수를 나타낼 것이다.
본 발명의 다른 양상은 단일 피부이식편을 획득하기 위한 장치를 제공한다. 본 발명의 그러한 장치는 피부 위에 위치하도록 구성된 말단부가 있는 중공체, 수포 발생 메커니즘, 및 중공체 내에 통합된, 피부에 생성된 수포를 절단하기 위한 절단기를 포함한다.
특정 실시예에서, 도 3a에 도시한 바와 같은 장치가 피부이식편을 획득하는 데 이용된다. 장치(400)는 중공체(401)와 수포 발생 메커니즘(402)을 포함한다. 중공체(401)는 피부 위에 위치하도록 구성된 말단부(403)을 포함한다. 그러한 말단부는 오리피스 플레이트(404)를 포함할 수 있다. 오리피스 플레이트(404)는 발생될 수포 또는 수포들의 크기와 모양을 결정한다. 오리피스 플레이트(404)는 임의의 모양과 크기일 수 있으며, 발생될 수포에 달려 있다. 일반적으로, 수포의 지름 또는 측면 치수는 약 6mm 내지 약 12mm일 수 있지만, 더 크거나 더 작은 수포 크기가 이용될 수 있다.
수포 형성을 위한 메커니즘은 진공 부품, 가열 부품, 또는 그의 조합일 수 있다. 예시적인 가열 부품은 광원이다. 특정 실시예에서, 메커니즘(402)은 진공 부품과 가열 부품의 조합이다.
중공체(401)는 절단기 플레이트(406)와 홀(407)을 포함하는 절단기(405)를 더 포함한다(도 3b). 장치(400)는 구동 블록(408), 구동 바(409) 및 구동 블록 가이드(410)를 더 포함한다. 구동 부품들(408, 409 및 410)은 절단기(405)의 이동을 제어한다.
수포 형성은 중공체(401)의 말단부(403)를 환자의 안쪽 넓적다리와 같은 환자의 공여부에 부착시켜 이루어진다. 후크와 루프 파스너 스트랩(hook and loop fastener strap)이 장치의 위치를 고정시키는 데 이용될 수 있다. 수포 발생 메커니즘(402)의 가열 부품은 오리피스 플레이트(404)를 살짝 따뜻하게 하며, 여기서 오리피스 플레이트는 환자의 피부 표면과 직접적으로 접촉한다. 수포 발생 메커니즘(402)의 진공 부품으로부터 체임버 내부로 적절한 부압을 적용할 경우, 오리피스 플레이트(404)의 개구부를 통해 환자의 피부가 살며시 당겨지게 한다. 그 결과, 대략 오리피스 플레이트(404)의 개구부 크기의 수포 또는 수포들이 생성된다. 생산된 수포는 액이 차 있을 수 있거나, 임의의 액을 함유하지 않는, 즉, 내부에 공기가 있는 수포일 수 있다. 피부와 수포 영역은 일반적으로 손상되지 않으며, 환자의 불편은 아주 적다.
절단기(405)는 수포 발생 시, 수포의 적어도 일부분이 절단기 플레이트(406)의 홀(407) 사이로 튀어나오도록 중공체(401)에 위치시킨다. 구동 부품들(408, 409 및 410)은 맞물려 절단기 플레이트(406)를 움직인다. 절단기 플레이트(406)의 이동은 장치(400)의 다른 부품들과 홀(407)의 정렬을 방해하여, 발생된 수포를 절단한다.
도 4a는 절단된 수포를 포획하기 위한 체임버(511)를 더 포함하는 장치(500)를 나타낸다. 체임버(511)는 중공체(501) 내에 그리고 절단기(505) 위쪽에 위치한다. 체임버(511)는 장치(500)로부터 착탈 가능할 수 있다. 체임버(511)는 다양한 배치 형태를 포함할 수 있다. 예를 들어, 체임버(511)는 접개식 바닥을 포함할 수 있다. 체임버(511)가 중공체(501) 내로 삽입될 때, 바닥은 개방형 상태에 있다. 개방형 상태에서 체임버(511)는 절단된 수포를 수용할 수 있다. 일단 절단된 수포가 체임버(511)에 있으면, 체임버 바닥이 닫히고, 체임버(511) 내의 수포를 포획한다. 그런 다음, 체임버(511)는 장치(500)로부터 제거될 수 있다.
다른 실시예에서, 체임버(511)는 기판(512)을 포함한다(도 4c). 이 실시예에서, 장치(500)는 수포 발생 시, 수포의 일부분이 기판과 접촉하여 기판에 달라붙게 되도록 기판(512)이 체임버(511) 내에 위치하도록 구성된다. 그런 다음, 절단기(505)는 수포를 절단하고, 절단된 수포는 체임버(511) 내의 기판(512)에 달라붙게 된다. 그런 다음, 체임버(511)는 장치(500)로부터 제거되며, 기판(512)은 체임버(511)로부터 제거될 수 있다. 다른 장치에서, 체임버 내에 절단된 수포를 보유하기 위하여 기판 대신에 진공이 이용된다.
특정 실시예에서, 장치(500)는 체임버를 이용하지 않으며, 오히려 절단된 수포를 포획하기 위하여 기판(512)이 장치(500)와 직접적으로 통합된다(도 4d). 일단 포획하면, 부착된 절단 수포를 함유하는 기판(512)은 장치(500)로부터 제거될 수 있다.
특정 실시예에서, 본 발명의 장치는 표피 이식편을 생산하기 위하여 구성된다. 피부는 2개의 층으로 이루어져 있다. 외층 또는 표피는 외배엽에서 유래되고, 더 두꺼운 내층 또는 진피는 중배엽에서 유래된다. 표피는 피부의 약 5%를 구성하며, 나머지 95%는 진피이다. 도 1은 피부의 해부학적 구조를 나타내는 도해를 제공한다. 피부는 해부학적 위치, 개인의 성별 및 연령에 따라 두께가 다르다. 두 층 가운데 더 바깥쪽에 있는 표피는 주로 멜라닌 세포와 더 깊은 층부터 더 얕은 층들로 분화되는 점진적인 단계에 있는 각질세포로 이루어진 중층 편평 상피층이다. 표피는 혈관이 없어서, 두 개의 층을 분리하는 기저막을 통해 아래에 놓인 진피로부터 확산에 의해 영양분을 받아야 한다.
진피는 더 복잡한 구조물이다. 진피는 더 표피측의 유두진피와 더 깊은 망상진피의 두 층으로 이루어져 있다. 유두진피는 더 얇으며, 모세혈관, 탄성섬유, 망상섬유 및 약간의 콜라겐을 함유하는 느슨한 결합조직을 포함한다. 망상진피는 더 큰 혈관들, 빽빽이 짜인 탄성섬유 및 표면에 평행한 층들로 배열된 거친 가지형 콜라겐 섬유를 함유하는 빽빽한 결합조직으로 된 더 두꺼운 층을 포함한다. 망상 층은 또한 섬유아세포, 비만세포, 신경종말, 림프관 및 일부 표피부속기를 함유한다. 점액 다당류(주로 히알루론산), 콘드로이틴 황산염 및 당단백질로 이루어진 겔 유사 바탕질이 진피 구성요소들을 둘러싸고 있다.
이식편에서, 공여부의 특성은 수혜부로 이식된 후에 이식편의 진피성 구성요소의 두께의 함수로서 유지될 가능성이 더 높다. 그러나 더 두꺼운 이식편은 늘어난 혈관 재생을 위한 필요 때문에 생존을 위해 더 유리한 조건이 있어야 한다. 그러나 본 발명에 따른 실질적으로 표피성의 이식편은 수혜부의 특성에 부합할 가능성이 더 크다는 점이 밝혀졌다.
표피 이식편은 실질적으로 표피 피부로 이루어지며, 진피층의 임의의 상당 부분을 포함하지 않는 이식편을 나타낸다. 부분층 이식편은 피부의 얕은 층(상피층) 및 일부 깊은 층(진피층)으로 된 시트를 포함하는 이식편을 나타낸다. 전층 이식편은 혈관을 포함한 피부의 층 전부를 포함하는 이식편을 나타낸다.
본 발명의 장치는 여러 가지 서로 다른 유형의 피부 손상을 수복시키기 위한 피부이식편(들)을 채취하는 데 이용될 수 있다. 예를 들어, 채취된 이식편은 화상(예컨대, 열적 및 화학적 화상 모두), 발포, 피부 질환(예컨대, 수포성 표피박리증 또는 괴저고름피부증), 방사선 치료 궤양, 당뇨성 궤양, 허혈성 궤양, 영양성 궤양, 외상 또는 탈색소(예컨대, 백반증)를 치료하는 데 이용될 수 있다.
특정 실시예에서, 피부이식편(들)은 백반증을 치료하기 위하여 이용된다. 백반증은 피부 반점들의 탈색소를 유발하는 만성 질환이다. 백반증은 피부 색소침착을 담당하는 세포인 멜라닌 세포가 죽거나 기능할 수 없을 때 발생한다. 반점들은 처음에는 작지만, 그들은 흔히 모양을 확장하고 바꾼다. 피부 병변이 발생할 때, 그들은 얼굴, 손 및 손목에서 가장 두드러진다. 일부 병변은 가장자리 주위에 과다 색소침착을 나타낸다. 탈색소는 입, 눈, 콧구멍, 생식기 및 배꼽과 같은 몸의 구멍들 주위에서 특히 현저하다.
백반증은 일반적으로 비 분절형 백반증과 분절형 백반증의 두 카테고리로 분류된다. 비 분절형 백반증(non-segmental vitiligo, NSV)에서는 탈색소 반점들의 위치에 일반적으로 약간의 대칭 형태가 나타난다. 새로운 반점들 또한 시간이 지나면서 나타나며, 몸의 넓은 부분에 걸쳐 일반화될 수 있거나 특정 영역에 국한될 수 있다. 유색 피부가 거의 남아있지 않은 백반증을 범발형 백반증(vitiligo universalis)이라 한다. 비 분절형 백반증은 10대에 훨씬 더 만연한 분절형 백반증과 달리 모든 연령대에서 발생할 수 있다.
분절형 백반증(segmental vitiligo, SV)은 관련된 질병들과 외관, 병인 및 유병률이 다르다. 그 치료법은 비 분절형 백반증과는 다르다. 그것은 척추의 후근과 관련된 피부 영역에 영향을 미치는 경향이 있다. 그것은 비 분절형 백반증보다 훨씬 더 빠르게 퍼지며, 치료하지 않을 경우, 진행 중에 훨씬 더 안정적/고정적이고, 자가면역질환과 관련이 없다.
백반증을 치료하기 위하여, 탈색된 피부의 부위에 자가 이식편이 제공된다. 이식편은 멜라닌 세포를 포함하며, 따라서 수혜부가 이식편을 받아들일 때, 이식편은 수혜부에 유색 피부를 생산할 것이다. 유색 피부의 공여부는 피부이식편 채취 전에 무균 세정된다. 공여부를 세정하기 위하여 표준 방법이 이용된다. 전형적인 공여부는 안쪽 넓적다리이지만, 유색 피부의 임의의 영역이 이용될 수 있다.
세정 후, 피부이식편은 본 발명의 장치를 이용하여 채취된다. 본원에 기술한 장치는 흡입 수포와 같은 수포(들)를 발생시키고, 수포를 절단한다. 탈색된 피부 영역(즉, 수혜부)은 무균 세정 및 박피술을 통해 준비된다. 이식편(들)은 박피시킨 수혜부에 적용된다. 공여부와 수혜부는 드레싱을 하고, 상처 관리가 제공된다.
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균등물
본 발명은 그 정신 또는 본질적인 특성으로부터 벗어나지 않은 채 다른 특정한 형태로 구현될 수 있다. 따라서 전술한 실시예는 모든 측면에서 본원에 기술한 발명을 한정하기보다는 설명하는 것으로 간주된다. 그러므로 본 발명의 범위는 전술한 설명에 의해서라기 보다 첨부된 청구항에 의해 나타내어지며, 따라서 청구항과 균등한 의미와 범위 내에 있는 모든 변경은 그 안에 포괄되도록 의도한 것이다.

Claims (18)

  1. 피부 위에 위치하도록 구성된 말단부가 있는 중공체;
    적어도 하나의 수포를 발생시키기 위한 메커니즘; 및
    상기 피부 위에 생성된 상기 수포를 절단하기 위한 상기 중공체에 통합된 부재를 포함하는, 피부이식편의 획득장치.
  2. 제1항에 있어서,
    메커니즘은 상기 중공체에 흡입을 생성하는 진공 공급원, 환자의 몸 또는 장치의 중공체의 몸체 중 어느 하나에 열을 발생시키는 열 공급원 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    열 공급원은 광원인, 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    온도 조절 장치를 더 포함하는, 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    절단기 위에 위치되는 체임버를 더 포함하는, 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    체임버는 기판을 포함하는, 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    부재 위에 위치되는 기판을 더 포함하는, 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    체임버는 착탈 가능한, 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    체임버는 일회용인, 장치.
  10. 제5항에 있어서,
    체임버는 재사용할 수 있는, 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    중공체의 말단부는 오리피스 플레이트를 포함하는, 장치.
  12. 피부 위에 위치하도록 구성된 말단부가 있는 중공체;
    적어도 하나의 수포를 발생시키기 위한 메커니즘;
    상기 피부 위에 생성된 상기 수포를 절단하기 위한 상기 중공체에 통합된 부재; 및
    중공체에 연결된 체임버를 포함하는, 피부이식편의 획득장치에 있어서, 장치는 수포 절단 시, 피부의 절단된 부분이 체임버로 들어가 체임버 내에 유지되도록 구성되는, 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    체임버는 착탈 가능한, 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    체임버는 일회용인, 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    체임버는 재사용 가능한, 장치.
  16. 제12항에 있어서,
    체임버는 기판을 포함하는, 장치.
  17. 피부 위에 위치하도록 구성된 말단부가 있는 중공체;
    적어도 하나의 수포를 발생시키기 위한 메커니즘;
    상기 피부 위에 생성된 상기 수포를 절단하기 위한 상기 중공체에 통합된 부재; 및
    중공체에 착탈 가능하게 연결된 기판을 포함하는, 피부이식편의 획득장치에 있어서, 장치는 수포 절단 시, 피부의 절단된 부분이 기판에 달라붙도록 구성되는, 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    기판은 접착제를 포함하는, 장치.
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