KR20160058620A - 뼈 재생장치 - Google Patents

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Abstract

뼈 손상 부위에 삽입되는 스캐폴드에 전기장을 형성하는 뼈 재생장치가 개시된다. 본 뼈 재생장치는, 전지, 전지의 제1 전극과 연결되고 스캐폴드의 일측에 존재하는 뼈에 삽입되기 위한 제1 도전체, 및, 전지의 제2 전극과 연결되고 스캐폴드의 타측에 존재하는 뼈에 삽입되기 위한 제2 도전체를 포함하고, 전지는, 제1 도전체 및 제2 도전체에 전압을 인가함으로써 스캐폴드에 전기장을 형성하는 것을 특징으로 한다.

Description

뼈 재생장치{BONE REGENERATION APPARATUS}
본 발명은 뼈 재생장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 전지와 연결되는 도전체를 스캐폴드의 일측 및 타측에 배치하여 뼈 세포의 재생을 촉진시키는 뼈 재생장치에 관한 것이다.
스캐폴드(scaffold)는 조직구축, 세포기능 제어를 위해 인공적으로 만든 구조물을 말한다. 즉, 스캐폴드(scaffold)는 세포의 접착 유도 물질의 역할을 하고, 뼈 세포가 증식, 분화할 수 있는 지지체로써 작용할 수 있다.
한편, 뼈는 칼슘, 인, 미네랄 등으로 구성되는 것으로써, 스캐폴드(scaffold)를 이용하여 뼈 세포를 성장 시키는 경우에는, 뼈 세포를 형성하는 이온들이 스캐폴드(scaffold)에 부착되어야 한다.
다만, 뼈 세포를 형성하는 이온은 체내에서 생리 작용에 따라 일정한 패턴으로 이동하는 바, 스캐폴드(scaffold)의 삽입만으로는 스캐폴드(scaffold)에 이온이 잘 부착되지 않아 뼈 세포의 형성이 늦어지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 전지와 연결되는 도전체를 스캐폴드의 일측 및 타측에 배치하여 뼈 세포의 재생을 촉진시키는 뼈 재생장치에 관한 것이다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 뼈 손상 부위에 삽입되는 스캐폴드에 전기장을 형성하는 뼈 재생장치는, 전지, 상기 전지의 제1 전극과 연결되고 상기 스캐폴드의 일측에 존재하는 뼈에 삽입되기 위한 제1 도전체, 및, 상기 전지의 제2 전극과 연결되고 상기 스캐폴드의 타측에 존재하는 뼈에 삽입되기 위한 제2 도전체를 포함하고, 상기 전지는, 상기 제1 도전체 및 상기 제2 도전체에 전압을 인가함으로써 상기 스캐폴드에 전기장을 형성한다.
이 경우, 본 뼈 재생장치는, 상기 전지가 장착되기 위한 지지대를 더 포함하고, 상기 제1 도전체 및 제2 도전체의 일 단부는 상기 지지대에 연결되고, 타 단부는 뼈에 삽입될 수 있다.
한편, 상기 제1 도전체 및 제2 도전체는, 판상형일 수 있다.
한편, 본 뼈 재생장치는, 상기 제1도전체 및 상기 제2 도전체의 극성을 주기적으로 변경하는 스위칭 회로를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 뼈 재생장치는, 뼈 손상 부위에 삽입되어 뼈 세포 재생을 위한 이온이 부착되는 스캐폴드, 및, 상기 스캐폴드 상에 배치되는 전지를 포함하고, 상기 전지의 제1 전극 및 제2 전극은 상기 스캐폴드의 일측 및 타측에 각각 형성되고, 상기 전지는, 상기 제1 전극 및 제2 전극에 전압을 인가함으로써 상기 스캐폴드에 전기장을 형성한다.
이 경우, 상기 전지는, 상기 스캐폴드를 감싸는 형태로 상기 스캐폴드에 부착될 수 있다.
한편, 상기 전지는, 실(Thread) 형태일 수 있다.
한편, 본 뼈 재생장치는, 상기 제1 전극과 연결되는 제1 도전체, 상기 제2 전극과 연결되는 제2 도전체, 및, 상기 제1도전체 및 상기 제2 도전체의 극성을 주기적으로 변경하는 스위칭 회로를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 뼈 재생장치는, 뼈 손상 부위에 삽입되어 뼈 세포 재생을 위한 이온이 부착되는 스캐폴드, 및, 상기 스캐폴드를 둘러싸는 실(Thread) 형태 전지를 포함하고, 상기 전지의 제1 전극 및 제2 전극은 서로 전기적으로 연결되고, 상기 전지에 전류가 인가됨으로써 상기 스캐폴드에 자기장을 형성할 수 있다.
이 경우, 상기 전지는, 내부에 전류가 흐를 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 뼈 재생장치를 나타내는 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스캐폴드를 나타내는 도면,
도 3은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 뼈 재생장치를 나타내는 도면,
도 4a 및 도 4b는 또 다른 실시 예에 따른 뼈 재생장치를 나타내는 도면,
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 뼈 재생장치를 입체적으로 도시한 도면,
도 6a 내지 도 6b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1도전체 및 2 도전체를 도시한 도면,
도 7 및 도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 뼈 재생장치를 나타내는 도면,
도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 뼈 재생장치를 나타내는 도면,
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스캐폴드 주면에 자기장을 형성시키는 뼈 재생장치를 도시한 도면이다.
이하에서, 첨부된 도면을 이용하여 본 발명에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 뼈 재생장치를 나타내는 도면이다.
도 1을 참고하면, 뼈 재생장치(100)는 전지(110), 제1 도전체(111), 제2 도전체(112), 제1 도선(113), 제2 도선(114)을 포함한다.
뼈 재생장치(100)는 뼈 손상 부위 삽입되는 스캐폴드(미도시)에 전기장을 형성한다.
전지(110)는 화학적 에너지를 전기적 에너지로 변환시켜 외부의 회로에 전원을 공급하는 장치이다. 전지(110)로는 2차 전지가 사용될 수 있지만 이에 한정되지 않는다.
제1 도전체(111)는 제1 도선(113)에 의해 전지(110)의 제1 전극(양극)에 연결될 수 있다. 또한, 제2 도전체(112)는 제2 도선(114)에 의해 전지(110)의 제2 전극(음극)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 전지(110)는 제1 도전체(111) 및 제2 도전체(112) 양 단에 전압을 인가함으로써 제1 도전체(111) 및 제2 도전체(112) 사이에 전기장을 형성할 수 있다.
한편, 도 1에서는, 제1 도전체(111) 및 제2 도전체(112)가 원판 형태인 것으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1 도전체(111) 및 제2 도전체(112)는 본 스크류(bone screw)의 형태일 수 있다.
한편, 전지(110)의 외부는 생체 적합성 물질로 이루어짐으로써 인체에 해를 끼치지 않도록 할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스캐폴드를 나타내는 도면이다.
도 2에 따르면, 스캐폴드(scaffold)(120)는 뼈 손상부위에 삽입되어 뼈 세포가 재생될 수 있도록 지지체 역할을 한다. 여기서 스캐폴드(scaffold)(120)는 조직구축, 세포기능 제어를 위해 인공적으로 만든 구조물을 뜻한다. 구체적으로, 스캐폴드(scaffold)(120)는 세포의 접착 유도 물질의 역할을 하고, 뼈 세포가 증식, 분화할 수 있는 지지체로써 작용할 수 있다.
스캐폴드(scaffold)(120)에는 뼈 세포의 재생에 필요한 각종 이온들이 부착된다. 뼈 세포의 재생에 필요한 이온에는 칼슘이온, 인 이온 및 각종 미네랄 등이 포함될 수 있다.
이러한 스캐폴드(scaffold)(120)는 대표적으로 천연재료와 인공재료로 만들어지는데, 천연재료에는 콜라겐, 젤라틴, 키틴, 키토산, 및 히알루론산 등이 있으며, 인공재료에는 세라믹재료, 금속재료, 및 고분자합성 재료 등이 있다. 고분자합성재료에는 polycaprolactone(PCL), poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA), polylactic acid(PLA), polyglicolic acid (PGA) 등이 있다
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 뼈 재생장치를 나타내는 도면이다.
도 3에 따르면, 제1 도전체(111)는 전지(110)의 제1 전극과 연결되고 스캐폴드(scaffold)(120)의 일측에 형성된다. 구체적으로, 제1 도전체(111)는 스캐폴드(scaffold)(120)의 표면과 접촉되어, 또는 스캐폴드(scaffold)(120)로부터 이격되어 스캐폴드(scaffold)(120)의 일측에 형성될 수 있다.
또한, 제2 도전체(112)는 전지(110)의 제2 전극과 연결되고 스캐폴드(scaffold)(120)의 타측에 형성된다. 구체적으로, 제2 도전체(112)는 스캐폴드(scaffold)(120)의 표면과 접촉되어, 또는 스캐폴드(scaffold)(120)로부터 이격되어 제1 도전체(111)가 배치된 방향과는 다른 타측에 형성될 수 있다.
전지(110)는, 제1 도전체(111) 및 제2 도전체(112)에 전압을 인가함으로써 스캐폴드(scaffold)(120) 근처에 전기장을 형성하여 뼈 세포 재생을 위한 이온들을 끌어들인다.
구체적으로, 제1 도전체(111) 및 제2 도전체(112)에 전압을 인가하면 제1 도전체(111) 및 제2 도전체(112) 사이에는 전위차가 발생하고, 이에 따라 제1 도전체(111) 및 제2 도전체(112) 사이에는 전기장이 형성된다.
한편, 뼈 세포 재생에 필요한 칼슘, 인 등은 채내에서 이온으로 존재하는 경우가 많다. 따라서, 뼈 세포 재생에 필요한 원소들이 이온으로써 양전하 또는 음전하를 띄고 있는 경우에는 제1 도전체(111) 및 제2 도전체(112) 사이에 형성된 전기장에 포획되어 이동하게 된다. 이 경우, 제1 도전체 및 제2 도전체 사이에는 스캐폴드(scaffold)(120)가 존재하는 바, 스캐폴드(scaffold)(120)에 이온들이 부착될 수 있다. 따라서, 제1 도전체(111) 및 제2 도전체(112) 사이에 스캐폴드(scaffold)(120)를 배치함으로써 뼈 세포의 재생을 촉진시킬 수 있다.
한편, 뼈 재생장치(100)는 제1 도전체(111) 및 제2 도전체(112)의 극성을 주기적으로 변경하는 스위칭 회로(미도시)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 스위칭 회로(미도시)는 전지(110)의 제1전극 및 제2 전극, 제1 도전체(111) 및 제2 도전체(112)와 연결되어 제1 도전체(111) 및 제2 도전체(112)의 극성을 주기적으로 변경할 수 있다. 예를 들어, 스위칭 회로는 제1 전극과 제1 도전체(111)를, 제2 전극과 제2 도전체(112)를 연결할 수 있다. 그리고, 일정한 시간이 지난 경우 스위칭 회로는 제2 전극과 제1 도전체(111)를, 제1 전극과 제2 도전체(112)를 연결할 수 있다. 그리고 또 다시 일정한 시간이 지난 경우 스위칭 회로는 제1 전극과 제1 도전체(111)를, 제2 전극과 제2 도전체(112)를 연결할 수 있다. 스위칭 회로를 통해 제1 도전체(111) 및 제2 도전체(112)의 극성을 주기적으로 변경함으로써 뼈 세포를 생성하는데 필요한 이온 중 양이온은 한쪽 방향에, 음이온은 반대쪽 방향에만 형성되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 제1 도전체(111) 및 제2 도전체(112)는 스캐폴드를 사이에 두고 서로 반대되는 방향에 배치될 수 있다. 이 경우, 제1 도전체(111) 및 제2 도전체(112) 사이에 대응되는 면적이 넓어짐으로써, 제1 도전체(111) 및 제2 도전체(112) 사이에 형성되는 전기장의 세기가 증가할 수 있다.
한편, 도3에서는, 제1 도전체(111) 및 제2 도전체(112)가 원판 형태인 것으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1 도전체(111) 및 제2 도전체(112)는 본 스크류(bone screw)의 형태일 수 있다.
도 4a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 뼈 재생장치를 나타내는 도면이다.
도 4a를 참고하면, 뼈 재생장치(100)는 전지(110), 제1 도전체(111), 제2 도전체(112), 스캐폴드(scaffold)(120), 지지대(130)를 포함할 수 있다.
제1 도전체(111)는 전지(110)의 제1 전극과 연결되고 스캐폴드(scaffold)(120)의 일측에 존재하는 뼈에 삽입될 수 있다. 또한, 제1 도전체(111)의 일 단부는 지지대(130)에 연결되고, 타 단부는 뼈에 삽입됨으로써 지지대(130)가 뼈를 고정시키도록 할 수 있다.
제2 도전체(112)는 전지(110)의 제2 전극과 연결되고 스캐폴드(scaffold)(120)의 타측에 존재하는 뼈에 삽입될 수 있다. 또한, 제2 도전체(112)의 일 단부는 지지대(130)에 연결되고, 타 단부는 뼈에 삽입됨으로써 지지대(130)가 뼈를 고정시키도록 할 수 있다.
뼈 재생장치(100)는 전지(110)가 장착되기 위한 지지대(130)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 전지(110)는 지지대(130)의 내부에 삽입될 수 있다. 또한, 제1 도선(113) 또는 제2 도선(114) 역시 지지대(130) 내부에 삽입되는 방식으로 구현될 수 있다. 한편, 본 실시 예에서는 전지(110)의 모든 부분이 지지대(130)의 내부에 삽입되는 것으로 설명되었으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 전지(110)의 일부는 지지대(130)의 내부에 삽입되고, 전지(110)의 일부는 지지대(130) 밖으로 돌출되는 방식으로 구현이 가능하다.
한편, 제1 도전체(111) 및 제2 도전체(112)는 스캐폴드를 사이에 두고 서로 반대되는 방향에 배치될 수 있다. 이 경우, 제1 도전체(111) 및 제2 도전체(112) 사이에 대응되는 면적이 넓어짐으로써, 제1 도전체(111) 및 제2 도전체(112) 사이에 형성되는 전기장의 세기가 증가할 수 있다.
도 4b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 뼈 재생장치를 나타내는 도면이다.
도 4b에 따르면, 전지(110)는 지지대(130)의 표면에 장착될 수 있다. 또한, 제1 도선(113)은 지지대(130) 내에 삽입되어 전지(110)의 제1 전극을 제1 도전체(111)에 연결할 수 있다. 또한, 제2 도선(114)은 지지대(130) 내에 삽입되어 전지(110)의 제2 전극을 제2 도전체(114)에 연결할 수 있다.
도 5a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 뼈 재생장치를 입체적으로 도시한 도면이다.
지지대(130)에는 제1 고정부(131) 및 제2 고정부(132)가 연결될 수 있고, 제1 고정부(131) 및 제2 고정부(132) 각각은 뼈 손상부위 주변의 뼈에 삽입됨으로써 지지대(130)가 뼈 손상부위 주변의 뼈를 고정시키도록 할 수 있다.
또한, 지지대(130)에는 제1 고정부(131) 및 제2 고정부(132)가 연결될 수 있고, 제1 고정부(131) 및 제2 고정부(132) 각각은 뼈 손상부위 주변의 뼈에 삽입될 수 있다. 이 경우, 제1 고정부(131) 및 제2 고정부(132)는 뼈 손상부위 주변의 뼈가 스캐폴드(scaffold)(120)에 압력을 가할 수 있도록 뼈 손상부위 주변의 뼈에 고정됨으로써, 스캐폴드(scaffold)(120)를 고정시킬 수 있다.
한편, 도 5a에서 도시한 바와 같이, 제1 도전체(111) 및 제2 도전체(112)는 스캐폴드에 접촉되는 형태로써 배치될 수 있다. 이 경우, 제1 도전체(111) 및 제2 도전체(112) 사이의 거리를 최소화되기 때문에, 제1 도전체(111) 및 제2 도전체(112) 사이에 형성되는 전기장의 세기가 증가할 수 있다.
한편, 도 5a에서는 제1 도전체(111) 및 제2 도전체(112)는 스캐폴드(scaffold)(120)에 접촉되는 형태로써 배치되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 제1 도전체(111)는 스캐폴드(scaffold)(120)의 일측의 임의의 지점에서 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 도전체(111)는 뼈에 삽입되는 방법으로도 스캐폴드(scaffold)(120)의 일측의 임의의 지점에서 형성될 수 있다.
또한, 제2 도전체(112)는 스캐폴드(scaffold)(120)의 제1 도전체(111)의 방향과는 다른 타측의 임의의 지점에서 형성될 수 있다. 이 경우, 제2 도전체(111)는 뼈에 삽입되는 방법으로도 스캐폴드(scaffold)(120)의 타측의 임의의 지점에서 형성될 수 있다.
또한, 제1 도전체(111) 및 제2 도전체(112)는, 제1 고정부(131) 및 제2 고정부(132)와는 별개로 고정부의 역할을 수행할 수 있다. 구체적으로, 제1 도전체(111) 및 제2 도전체(112)의 일 단부는 지지대(130)와 연결되고 타 단부는 뼈에 삽입됨으로써 뼈를 고정시키는 고정부의 역할을 수행할 수도 있다.
한편, 본 실시 예에서는 지지대(130)와 제1 고정부(131) 및 제2 고정부(132)가 두개의 분리된 뼈를 고정시키는 것으로 도시되었으나 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 지지대(130)와 고정부는 세개 이상의 분리된 뼈를 고정시키거나, 또는 분리되지는 않았으나 일부가 손상된 뼈를 고정시킬 수도 있다. 이 경우, 세개 이상의 고정부를 가지는 것으로도 구현이 가능하다. 또한, 지지대(130)와 하나의 고정부 만으로도 뼈를 고정시킬 수 있다.
또한, 본 실시 예에서는 스캐폴드(scaffold)(110)와 지지대(130)가 분리되는 것으로 설명하였으나, 스캐폴드(scaffold)(110)와 지지대(130)가 직접 연결되어 스캐폴드(scaffold)(110)가 지지대(130)에 고정되는 방식으로도 구현이 가능하다.
도 5b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 뼈 재생장치를 입체적으로 도시한 도면이다.
도 5a에서는 제1 도전체(111) 및 제2 도전체(112)가 제1 고정부(131) 및 제2 고정부(132)가 위치하는 방향에 각각 배치되는 것으로 설명하였으나, 도b에 따르면, 제1 도전체(111) 및 제2 도전체(112)는 스캐폴드(scaffold)(110)의 임의의 일측 또는 타측에 배치될 수 있다.
이 경우, 제1 도전체(121) 및 제2 도전체(122)는 지지대(130)에 연결됨으로써 고정될 수 있다.
또한, 본 실시 예에서는 제1 도전체(121) 및 제2 도전체(122)가 스캐폴드(scaffold)(120)를 사이에 두고 반대되는 위치에 형성되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않는 다. 즉, 제1 도전체(121)가 스캐폴드(scaffold)(120)로부터 제1 방향에 배치되면, 제2 도전체(122)는 스캐폴드(scaffold)(120)로부터 제1 방향이 아닌 임의의 방향에 배치될 수 있다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1, 제2 도전체를 도시한 도면이다.
도 6a에 따르면, 제1 도전체(111) 및 제2 도전체(112)는 판상형의 형태일 수 있다.
제1 도전체(111) 및 제2 도전체(112)의 면적이 더 클수록 제1 도전체(111) 및 제2 도전체(112) 사이에 형성되는 전기장의 크기는 커진다. 따라서, 더 많은 이온의 포획을 위해 제1 도전체(111) 및 제2 도전체(112)는 판상형의 형태일 수 있다.
도 6b에 따르면 제1 도전체(111) 및 제2 도전체(112)는 스캐폴드의 측면에 부착되기 위해 스캐폴드의 측면을 따라 완만하게 휘어들어가는 형태로 구현될 수 있다.
한편, 도 6a 및 도 6b에서 도시한 것 외에도 제1 도전체(111) 및 제2 도전체(112)의 형태는 다양한 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 도전체(111) 및 제2 도전체(112)는 본 스크류(bone screw)의 형태일 수 있다.
도 7 은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 뼈 재생장치를 나타내는 도면이다.
도 7에 따르면, 뼈 재생장치(200)는 전지(210), 스캐폴드(220)를 포함한다.
스캐폴드(scaffold)(220)는 뼈 손상부위에 삽입되어 뼈 세포가 재생될 수 있도록 지지체 역할을 한다. 여기서 스캐폴드(scaffold)(220)는 조직구축, 세포기능 제어를 위해 인공적으로 만든 구조물을 뜻한다. 구체적으로, 스캐폴드(scaffold)(220)는 세포의 접착 유도 물질의 역할을 하고, 뼈 세포가 증식, 분화할 수 있는 지지체로써 작용할 수 있다.
전지(210)는 스캐폴드(scaffold)(220)에 배치된다. 한편, 도 7에서는 전지(210)가 스캐폴드(scaffold)(220)의 표면에 배치되는 것으로 도시되었으나, 스캐폴드(scaffold)(210)의 내부에 삽입되는 방식으로도 구현이 가능하다.
한편, 전지(210)는 스캐폴드(scaffold)(220)를 감싸는 형태로 스캐폴드(scaffold)(220)에 부착되어 고정될 수 있다.
한편, 전지(210)의 제1 전극(211)은 스캐폴드(scaffold)(220)의 일측에 형성된다. 구체적으로, 제1 전극(211)은 스캐폴드(scaffold)(220)의 표면과 접촉되어, 또는 스캐폴드(scaffold)(220)로부터 이격되어 스캐폴드(scaffold)(220)의 일측에 배치될 수 있다.
또한, 전지(210)의 제2 전극(212)은 스캐폴드(scaffold)(220)의 타측에 형성된다. 구체적으로, 제2 전극(212)은 스캐폴드(scaffold)(220)의 표면과 접촉되어, 또는 스캐폴드(scaffold)(220)로부터 이격되어 제1 전극(211)이 배치된 방향과는 다른 타측에 형성될 수 있다.
전지(210)는, 제1 전극(211) 및 제2 전극(212)에 전압을 인가함으로써 제1 전극(211) 및 제 제2 전극(212) 사이에 전기장을 형성하여 뼈 세포 재생을 위한 이온들을 끌어들인다.
구체적으로, 제1 전극(211) 및 제2 전극(212)에 전압을 인가하면 제1 전극(211) 및 제2 전극(212) 사이에는 전위차가 발생하고, 이에 따라 제1 전극(211) 및 제2 전극(212) 사이에는 전기장이 형성된다.
한편, 뼈 세포 재생에 필요한 칼슘, 인 등은 채내에서 이온으로 존재하는 경우가 많다. 따라서, 뼈 세포 재생에 필요한 원소들이 이온으로써 양전하 또는 음전하를 띄고 있는 경우에는 제1 전극(211) 및 제2 전극(212) 사이에 형성된 전기장에 포획되어 이동하게 된다. 이 경우, 제1 전극(211) 및 제2 전극(212) 사이에는 스캐폴드(scaffold)(220)가 존재하는 바, 스캐폴드(scaffold)(220)에 이온들이 부착될 수 있다. 따라서, 제1 전극(211) 및 제2 전극(212) 사이에 스캐폴드(scaffold)(220)를 배치함으로써 뼈 세포의 재생을 촉진시킬 수 있다.
한편, 제1 전극(211) 및 제2 전극(212)은 서로 반대되는 방향에서 스캐폴드(scaffold)(220)를 향하여 형성될 수 있다. 구체적으로, 전지(210)의 외부는 절연체로 이루어질 수 있고, 이 경우 제1 전극(211) 및 제2 전극(212)은 전지(210) 외부의 절연체와 스캐폴드(scaffold)(220) 사이에 형성될 수 있다. 따라서, 제1 전극(211) 및 제2 전극(212)은 스캐폴드(scaffold)(210)를 향하여 형성될 수 있다.
또한, 제1 전극(211) 및 제2 전극(212)이 스캐폴드(scaffold)(220)를 사이에 두고 서로 반대되는 방향에서 서로 평행이 되도록 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 전극(211) 및 제2 전극(212) 사이에 대응되는 면적이 넓어짐으로써, 제1 전극(211) 및 제2 전극(212) 사이에 형성되는 전기장의 세기가 증가할 수 있다.
한편, 뼈 재생장치(200)는 제1 전극(211)과 연결되는 제1 도전체(미도시) 및 제2 전극(212)와 연결되는 제2 도전체(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이경우 제1 도전체(미도시) 및 제2 도전체(미도시)는 스캐폴드(scaffold)(220)의 일측 및 타측에 배치되어 스캐폴드에 전기장을 형성할 수 있다.
한편, 뼈 재생장치(200)는 제1 도전체(미도시) 및 제2 도전체(미도시)의 극성을 주기적으로 변경하는 스위칭 회로(미도시)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 스위칭 회로(미도시)는 전지(210)의 제1전극(211) 및 제2 전극(212), 제1 도전체(미도시) 및 제2 도전체(미도시)와 연결되어 제1 도전체(미도시) 및 제2 도전체(미도시)의 극성을 주기적으로 변경할 수 있다. 예를 들어, 스위칭 회로는 제1 전극(211)과 제1 도전체(미도시)를, 제2 전극(212)과 제2 도전체(미도시)를 연결할 수 있다. 그리고, 일정한 시간이 지난 경우 스위칭 회로는 제2 전극(212)과 제1 도전체(미도시)를, 제1 전극(211)과 제2 도전체(미도시)를 연결할 수 있다. 그리고 또 다시 일정한 시간이 지난 경우 스위칭 회로는 제1 전극(211)과 제1 도전체(미도시)를, 제2 전극(212)과 제2 도전체(미도시)를 연결할 수 있다. 스위칭 회로를 통해 제1 도전체(미도시) 및 제2 도전체(미도시)의 극성을 주기적으로 변경함으로써 뼈 세포를 생성하는데 필요한 이온 중 양이온은 한쪽 방향에, 음이온은 반대쪽 방향에만 형성되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 전지(210)의 외부는 생체 적합성 물질로 이루어짐으로써 인체에 해를 끼치지 않도록 할 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 뼈 재생장치를 나타내는 도면이다.
도 8에 따르면, 전지(210)는 스캐폴드를 감싸는 가변형 전지일 수 있다. 여기서 가변형 전지란 형상의 변형이 자유로운 전지를 의미하는 것으로, 예를 들어 가변형 전지는 실(Thread)형태를 가질 수 있다. 여기서 실(Thread)형태라 함은 원통형, 직육면체 등 다양한 형태를 가지나 단면적에 비하여 길이가 매우 길고, 구부리거나 휠 수 있는 형태를 가리킨다.
도 8에 도시된 바와 같이 전지(210)는 실(Thread)형태의 가변형 전지로써, 스캐폴드(scaffold)(220)를 감싸는 형상을 가질 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고 전지(210)는 다양한 형태로 구현이 가능하다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 뼈 재생장치를 도시한 정면도이다.
도 9에 따르면, 스캐폴드(scaffold)(220) 및 전지(210)를 포함하는 뼈 재생장치는 지지대(230) 및 고정부(231, 232)와 함께 사용될 수 있다.
지지대(230)는 제1 고정부(231) 및 제2 고정부(232)와 연결될 수 있고, 제1 고정부(231) 및 제2 고정부(232) 각각은 뼈 손상부위 주변의 뼈에 삽입됨으로써 지지대(230)가 뼈를 고정시키도록 할 수 있다.
지지대(230)는 제1 고정부(231) 및 제2 고정부(232)와 연결될 수 있고, 제1 고정부(231) 및 제2 고정부(232) 각각은 뼈 손상부위 주변의 뼈에 삽입될 수 있다. 이 경우, 뼈 손상부위 주변의 뼈는 제1 고정부(231) 및 제2 고정부(232) 각각에 의해 스캐폴드(scaffold)(220)에 압력을 가하도록 고정됨으로써, 스캐폴드(scaffold)(220)를 고정시킬 수 있다.
본 실시 예에서는 스캐폴드(scaffold)(220)와 지지대(230)가 분리되는 것으로 설명하였으나, 스캐폴드(scaffold)(220)와 지지대(230)가 직접 연결되어 스캐폴드(scaffold)(220)가 지지대(230)에 고정되는 방식으로도 구현이 가능하다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스캐폴드 주면에 자기장을 형성시키는 뼈 재생장치를 도시한 도면이다.
도 10에 따르면, 뼈 재생장치(300)은 전지(310), 스캐폴드(320)을 포함한다.
전지(310)는 스캐폴드(320)를 둘러싸는 실(Thread) 형태의 가변형 전지이다. 여기서 가변형 전지란 형상의 변형이 자유로운 전지를 의미하는 것으로, 예를 들어 가변형 전지는 실(Thread)형태를 가질 수 있다. 여기서 실(Thread)형태라 함은 원통형, 직육면체 등 다양한 형태를 가지나 단면적에 비하여 길이가 매우 길고, 구부리거나 휠 수 있는 형태를 가리킨다.
전지(310)의 제1 전극(311) 및 제2 전극(312)는 서로 전기적으로 연결된다.
한편, 전지(310)의 제1 전극(311) 및 제2 전극(312)이 서로 전기적으로 연결됨으로써, 스캐폴드(320)의 주변에는 자기장이 형성될 수 있다.
한편, 뼈 세포 재생에 필요한 칼슘, 인 등은 채내에서 이온으로 존재하는 경우가 많다. 따라서, 뼈 세포 재생에 필요한 원소들이 이온으로써 양전하 또는 음전하를 띄고 있는 경우에는 스캐폴드(320) 주변에 형성된 자기장에 포획되어 이동하게 된다. 따라서, 스캐폴드(scaffold)(320)에 이온들이 부착될 수 있고, 뼈 세포의 재생을 촉진시킬 수 있다.
한편, 전지(310) 내부에는 전류가 흐를 수 있다. 구체적으로, 실 형태의 전지는 전해질과 함께 집전체(미도시)를 포함할 수 있다. 이 경우 집전체(미도시) 역시 실 형태를 가지고 제1 전극(311)에서부터 제2 전극(312)까지 전지(310) 내부에서 연결되는 바, 제1 전극(311) 및 제2 전극(312)이 전기적으로 연결된 경우에는 전지(310) 내부의 집전체(미도시)를 통하여 전류가 흐를 수 있고, 따라서, 스캐폴드(320) 주변에는 자기장이 형성될 수 있다.
한편, 전지(310)의 외부는 생체 적합성 물질로 이루어짐으로써 인체에 해를 끼치지 않도록 할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되서는 안 될 것이다.
110: 전지 120: 스캐폴드
130: 지지대

Claims (10)

  1. 뼈 손상 부위에 삽입되는 스캐폴드에 전기장을 형성하는 뼈 재생장치에 있어서,
    전지;
    상기 전지의 제1 전극과 연결되고 상기 스캐폴드의 일측에 존재하는 뼈에 삽입되기 위한 제1 도전체; 및
    상기 전지의 제2 전극과 연결되고 상기 스캐폴드의 타측에 존재하는 뼈에 삽입되기 위한 제2 도전체;를 포함하고,
    상기 전지는, 상기 제1 도전체 및 상기 제2 도전체에 전압을 인가함으로써 상기 스캐폴드에 전기장을 형성하는 것을 특징으로 하는 뼈 재생장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전지가 장착되기 위한 지지대;를 더 포함하고,
    상기 제1 도전체 및 제2 도전체의 일 단부는 상기 지지대에 연결되고, 타 단부는 뼈에 삽입되는 것을 특징으로 하는 뼈 재생장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 도전체 및 제2 도전체는, 판상형인 것을 특징으로 하는 뼈 재생장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1도전체 및 상기 제2 도전체의 극성을 주기적으로 변경하는 스위칭 회로;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 재생장치.
  5. 뼈 손상 부위에 삽입되어 뼈 세포 재생을 위한 이온이 부착되는 스캐폴드; 및
    상기 스캐폴드 상에 배치되는 전지;를 포함하고,
    상기 전지의 제1 전극 및 제2 전극은 상기 스캐폴드의 일측 및 타측에 각각 형성되고,
    상기 전지는, 상기 제1 전극 및 제2 전극에 전압을 인가함으로써 상기 스캐폴드에 전기장을 형성하는 것을 특징으로 하는 뼈 재생장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 전지는, 상기 스캐폴드를 감싸는 형태로 상기 스캐폴드에 부착되는 것을 특징으로 하는 뼈 재생장치.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 전지는, 실(Thread) 형태인 것을 특징으로 하는 뼈 재생장치.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 제1 전극과 연결되는 제1 도전체;
    상기 제2 전극과 연결되는 제2 도전체; 및
    상기 제1도전체 및 상기 제2 도전체의 극성을 주기적으로 변경하는 스위칭 회로;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 재생장치.
  9. 뼈 손상 부위에 삽입되어 뼈 세포 재생을 위한 이온이 부착되는 스캐폴드; 및
    상기 스캐폴드를 둘러싸는 실(Thread) 형태 전지;를 포함하고,
    상기 전지의 제1 전극 및 제2 전극은 서로 전기적으로 연결되고,
    상기 전지에 전류가 인가됨으로써 상기 스캐폴드에 자기장을 형성하는 것을 특징으로 하는 뼈 재생장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 전지는, 내부에 전류가 흐르는 것을 특징으로 하는 뼈 재생장치.


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