KR20170072682A - 인공피부 패치 및 인공피부 생착 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인체 피부에 인공적으로 제조된 인공피부를 생착시키기 위한 패치 및 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 피부에 부착된 인공피부 패치에 펄스 레이저를 조사함으로써 패치를 구성하는 인공피부로 하여금 피부에 잘 생착될 수 있게 하고, 나아가 생착된 인공피부에 미세한 기공을 형성시켜 모세혈관 및 신경이 자랄 수 있게 하는 인공피부 패치 및 인공피부의 생착 방법에 관한 것이다.

Description

인공피부 패치 및 인공피부 생착 방법{ARTIFICIAL SKIN PATCH AND METHOD FOR FIXING ARTIFICIAL SKIN}
본 발명은 인체 피부에 인공적으로 제조된 인공피부를 생착시키기 위한 패치 및 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 피부에 부착된 인공피부 패치에 펄스 레이저를 조사함으로써 패치를 구성하는 인공피부로 하여금 피부에 잘 생착될 수 있게 하고, 나아가 생착된 인공피부에 미세한 기공을 형성시켜 모세혈관 및 신경이 자랄 수 있게 하는 인공피부 패치 및 인공피부의 생착 방법에 관한 것이다.
레이저 장치란 방사의 유도 방출에 의한 광증폭(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)을 이용하여 빛을 방출하는 장치를 의미한다.
이러한 레이저 장치는 방향, 위상, 파장이 고른 인공의 빛을 방출하는데, 위와 같이 속성을 제어할 수 있음에 기하여 상기 레이저 장치는 통신, 의료, 나노기술, 정밀 공작 기계 영역 등 다양한 산업 분야에서 많이 활용되고 있다.
한편, 레이저는 크게 매질에의 손상을 동반하는 기전과 매질에의 손상을 동반하지 않는 기전 등 두 가지 기전으로 구현될 수 있다. 매질에의 손상을 동반하는 기전은 광학 절연파괴(Laser induced optical breakdown)나 레이저 제거(Laser ablation)에 의해 나타나는 것으로, 이러한 기전은 생체 자극 및 의료 수술 분야 등에서 활용된다.
이에 반해 매질에의 손상을 동반하지 않는 기전은 열탄성 효과(Laser induced thermo-elastic effect)라 불리는 것으로 매질의 손상 없이도 스트레스 파(wave)를 발생시키는 기전을 일컬으며, 이러한 열탄성 효과는 비파괴 검사(non-destructive inspection), 의료영상(imaging) 등에 활용될 수 있다.
한편, 재생이 불가능한 피부 부상, 예를 들어 피부 일부가 본래의 부위에서 완전히 찢겨 봉합이 불가능한 결출상, 열에 의한 피부 손실인 화상과 같은 피부 부상의 경우 인공피부를 착상시키는 치료법이 주목을 받고 있다. 즉, 재생이 불가능한 피부 상처의 경우 새로이 피부조직과 유사한 조직을 덧대어 이로부터 새로운 피부가 재생되도록 하는 치료법인데, 이러한 인공피부의 경우 원래 피부에 착상시키는 과정이 매우 중요한 것으로서, 착상이 얼마나 높은 확률로 이루어질 수 있는지에 따라 치료 성공률이 달라지게 된다.
궁극적으로 인공피부를 이용한 치료에 있어서는 인공피부의 생착률이 크리티컬한 요소로서 최근에는 이러한 생착률을 제고시키기 위한 방법론에 대해 관심이 높아지고 있다.
본 발명은 피부조직에의 손상을 최소화 함과 동시에 부상 치료시 인공피부의 생착률을 높이고자 제안된 것으로, 이상에서 살핀 기술적 요구를 충족시킴은 물론 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 발명할 수 없는 추가적인 기술요소들을 제공하기 위해 발명되었다.
한국등록특허 10-1198196 (2012.10.31. 공고)
본 발명은 인공피부를 이용하여 심각한 피부부상을 치료하는 것에 관한 것으로, 인공피부의 생착률을 제고시키기 위해 제안된 것이다. 특히 본 발명은 상처 부위에 부착시키는 인공피부 패치에 레이저를 흡수할 수 있는 특수한 매질을 포함시키고 이에 레이저를 조사함으로써 인공피부가 피부에 더 효과적으로 생착될 수 있도록 하는 인공피부 패치 및 인공피부 생착 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 인공피부 패치를 제조함에 있어 레이저 흡수용도의 매질을 탈거가 가능하도록 하고, 매질 탈거 후 피부에 점착되어 있는 인공피부에 재차 레이저를 조사하여 복수의 기공점을 형성시킴으로써 인공피부의 생착 효율을 높이는 인공피부 패치 및 인공피부 생착 방법을 제공한다.
위와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 레이저 조사장치를 이용한 인공피부 생착 방법은 일면이 인체피부에 접해 있는 인공피부패치 이면의 고착점에 레이저를 조사하는 단계;를 포함하며, 상기 인공피부패치는 레이저 흡수층 및 인공피부층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 인공피부 생착 방법에 있어서, 상기 조사된 레이저는 상기 레이저 흡수층에 흡수되어 스트레스파를 발생시키되, 스트레스파로 하여금 인공피부층 내 포함된 인공피부가 인체피부에 고착되도록 자극하게 하는 것을 특징으로 한다.
또한 이 때, 상기 인공피부패치의 이면에 레이저를 조사하되, 복수의 고착점에 레이저를 조사하는 것을 특징으로 할 수 있다.
한편, 상기 인공피부 생착 방법은 상기 레이저 흡수층이 탈거된 상태의 인공피부패치에 레이저를 조사하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한 이 때, 상기 레이저 흡수층이 탈거된 상태의 인공피부패치에 레이저를 조사하되, 복수의 고착점과 중첩되지 않는 복수의 기공점에 레이저를 조사하는 것을 특징으로 할 수 있다.
한편, 상기 인공피부 생착 방법에 있어서 상기 레이저 흡수층은 제1레이어 및 제2레이어를 포함하되, 상기 제1레이어 및 제2레이어는 서로 다른 색깔이고, 서로 상이한 파장의 빛을 흡수하는 것을 특징으로 할 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 측면에 따른 인공피부 생착 시스템은, 레이저 빔의 파라미터를 제어하고, 인공피부패치의 레이저 흡수층에 레이저를 조사하는 레이저 조사장치; 및 상기 레이저가 피조사되는 레이저 흡수층 및 인체피부에 접하는 인공피부층을 포함하는 인공피부패치;를 포함한다.
또한 상기 인공피부 생착 시스템에 있어서 상기 조사된 레이저는 상기 레이저 흡수층에 흡수되어 스트레스파를 발생시키고, 스트레스파로 하여금 인공피부층 내 포함된 인공피부가 인체피부에 고착되도록 자극하게 하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 또 다른 측면에 따른 인공피부패치는, 일면은 레이저가 피조사되고, 이면은 인공피부층과 접해 있는 레이저 흡수층; 및 일면은 상기 레이저 흡수층과 접하고, 이면은 인체피부와 접하며, 상기 레이저가 피조사되는 복수의 고착점을 포함하는 인공피부층;을 포함한다.
또한, 상기 인공피부패치에 있어서, 상기 레이저 흡수층은, 제1레이어 및 제2레이어를 포함하되, 상기 제1레이어 및 제2레이어는 각각 다른 색깔이고, 서로 상이한 파장의 빛을 흡수하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 인공피부패치는 상기 레이저 흡수층이 탈거되고, 상기 인공피부층 상에 레이저 조사에 의해 형성된 복수의 기공점을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따르면 심각한 피부부상 부위에 인공피부를 생착할 때에 생착률을 제고시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따르면, 인공피부 패치를 구성하는 복수의 층 중 레이저를 흡수하기 위한 용도의 층을 사후적으로 탈거될 수 있게 제조함으로써 탈거 후 인공피부 층만 피부에 점착되도록 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 레이저 흡수층 탈거 후 상기 인공피부 층에 재차 레이저를 조사하여 복수의 기공점을 형성시키고 이를 통해 모세혈관 또는 신경이 재생될 수 있게 함으로써 인공피부의 생착률을 제고시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 인공피부 생착 시스템의 개략적인 구성을 도시한 것이다.
도 2는 인공피부 패치에 레이저가 조사되는 경우 인공피부가 상처 부위에 생착되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 인공피부 패치 내 레이저 흡수층을 확대하여 도시한 것이다.
도 4는 레이저 조사장치의 세부구성을 블록도로 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 인공피부 패치의 레이저 흡수층이 탈거되는 실시예를 나타낸 것이다.
도 6은 레이저 흡수층이 탈거된 후 인공피부층에 레이저를 조사하여 기공점을 형성하는 과정을 도시한 것이다.
본 발명의 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 명세서에 첨부된 도면에 의거한 이하의 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다. 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명한다.
본 명세서에서 개시되는 실시예들은 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 해석되거나 이용되지 않아야 할 것이다. 이 분야의 통상의 기술자에게 본 명세서의 실시예를 포함한 설명은 다양한 응용을 갖는다는 것이 당연하다. 따라서, 본 발명의 상세한 설명에 기재된 임의의 실시예들은 본 발명을 보다 잘 설명하기 위한 예시적인 것이며 본 발명의 범위가 실시예들로 한정되는 것을 의도하지 않는다.
도면에 표시되고 아래에 설명되는 기능 블록들은 가능한 구현의 예들일 뿐이다. 다른 구현들에서는 상세한 설명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다른 기능 블록들이 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 하나 이상의 기능 블록이 개별 블록들로 표시되지만, 본 발명의 기능 블록들 중 하나 이상은 동일 기능을 실행하는 다양한 하드웨어 및 소프트웨어 구성들의 조합일 수 있다.
또한, 어떤 구성요소들을 포함한다는 표현은 개방형의 표현으로서 해당 구성요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭할 뿐이며, 추가적인 구성요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
나아가 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있다거나 접속되어 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 인공피부 생착 시스템의 개요를 간략하게 나타낸 것이다. 도 1은 인공피부 패치(500)가 사용자의 환부에 부착된 상태에서 상기 인공피부 패치(500) 상에 펄스 레이저가 조사되는 모습을 도시한 것이다.
인공피부 패치(500)는 인공피부층(400)과 레이저 흡수층(300)이라는 두 개의 서로 다른 층을 포함할 수 있고, 상기 인공피부층(400)은 일면이 피부와 접하도록, 그리고 레이저 흡수층(300)은 상기 인공피부층(400)의 이면에 접하도록 배치되며, 상기 레이저 흡수층(300)은 외부로부터 조사되는 레이저를 도면에서와 같이 흡수한다.
본 발명에 따른 인공피부 생착 시스템은 그 본질이 상기 인공피부 패치(500)로 하여금 펄스 레이저를 흡수하고, 흡수된 펄스 레이저가 인공피부 패치(500) 내에서 스트레스파를 생성하며, 스트레스파가 인공피부층(400)을 자극하도록 함으로써 인공피부의 생착률을 높이는 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명에 따른 인공피부 생착 시스템 및 그 방법은 펄스 레이저를 조사하는 레이저 조사장치(100), 그리고 인공피부 패치(500)를 필수 구성으로 포함한다. 한편, 본 발명에서 사용하는 '시스템'이라는 용어는 복수의 구성이 포함된 하나의 계를 의미하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
도 1에서도 볼 수 있듯 인공피부 패치(500) 상에는 하나 또는 둘 이상의 고착점(600)이 표시되어 있는데, 고착점(600)이란 펄스 레이저가 인공피부 패치(500) 상에 조사되는 지점을 의미하는 것으로 상기 고착점(600)은 인공피부 패치(500) 제조시 미리 설정되어 표시될 수 있으며, 또는 펄스 레이저가 인공피부 패치(500) 상에 임의적으로 조사되는 점을 고착점(600)으로 정의할 수도 있다.
한편, 상기 인공피부 패치(500) 상에는 펄스 레이저가 복수의 고착점(600)에 순서대로 1회씩 조사되거나 또는 복수의 고착점(600)들에 동시에 조사될 수 있다. 또한, 상기 인공피부 패치(500) 상의 고착점(600)들을 가상적으로 연결한 경우 그 패턴은 다양할 수 있으나 바람직하게는 그리드 형태의 패턴일 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 인공피부 생착 시스템의 각 구성들을 더 구체적으로 도시한 것이다.
레이저 조사장치(100)는 레이저 빔의 다양한 속성값, 예를 들어 조사되는 레이저의 펄스 폭(pulse width), 펄스 주파수, 에너지의 세기, 레이저 조사시간, 빔 직경 등을 제어하며, 속성값이 제어된 상태로 레이저를 인공피부 패치(500), 즉 사용자의 환부에 접해 있는 인공피부 패치(500)에 조사한다.
이와 같은 기능을 하는 레이저 조사장치(100)는 내부적으로 많은 세부구성을 포함할 수 있는데 이에 대해서는 도 4에서 더 자세히 설명하기로 한다.
다음으로 인공피부 패치(500)는 상기 레이저가 피조사되는 대상으로, 일면에는 상기 조사된 레이저가 흡수되는 레이저 흡수층(300)이, 이면에는 사용자의 환부와 접하는 인공피부층(400)이 형성되어 있다.
먼저 레이저 흡수층(300)에 대해 살펴보면 다음과 같다.
레이저 흡수층(300)은 기본적으로 접착 특성이 있는 매질을 소재로 하며, 바람직하게는 아크릴 발포폼으로 제조된 것일 수 있다. 이 때 상기 매질은 점착제로서 명확하게 고체, 액체로 구별될 수 없는 반 유동체, 즉 탄성물질일 수 있다. 또한 상기 매질은 완전 합성 폴리머로서 표면이 매끈하고 무색의 색상을 가지며, 점착력이 우수한 속성을 가질 수 있다. 나아가 상기 매질은 우수한 내열성, 내습성, 내한성의 성질도 가질 수 있다.
인공피부 패치(500) 내에 레이저 흡수층(300)을 형성시키는 이유는 인공피부층(400)이 환부에 효과적으로 생착될 수 있도록 자극, 즉 스트레스파를 발생시키기 위함이다. 본 발명과 같이 레이저 흡수층(300)이 포함된 인공피부 패치(500)를 활용하는 경우 i) 인공피부가 환부에 더 잘 생착될 수 있도록 함은 물론 ii) 레이저 흡수층(300)의 매질 종류 또는 매질 색깔을 달리함으로써 레이저의 흡수정도를 조절할 수 있어 환부의 부상정도, 환자의 피부상태 등에 따라 인공피부의 생착 과정을 통제할 수 있게 된다는 점에서 효과가 있다.
도 2를 참조하여 본 발명에 따른 인공피부 패치(500) 상에 레이저가 조사되는 경우 인공피부가 환부에 생착되는 과정을 살펴보기로 한다.
조사된 레이저에 의해 색소가 피부(1000)에 침투하는 원리는 다음과 같다.
우선 상기 레이저 흡수층(300)은 조사된 레이저를 흡수하여 스트레스파를 발생시킨다. 구체적으로, 레이저가 레이저 흡수층(300), 즉 매질에 입사되면 광학계수(흡수계수, 산란계수, 굴절률, 비등방성 계수)에 의해 매질 내 광 에너지 분포가 달라지고, 매질 내로 흡수된 에너지는 열 탄성 효과를 유도하여 스트레스파를 발생시킨다. 물론 이 때 모든 에너지는 흡수한 레이저가 소스가 되어 제공한다.
열 탄성 효과란, 매우 짧은 펄스폭을 가지는 레이저가 매질에 흡수되는 경우 순간적으로 레이저 흡수에 의해 흡수부위가 국소적으로 가열이 되는데, 가열된 부분이 순간적으로 열팽창을 하면서 국소적으로 압력이 증가시키고 동시에 압력파를 생성시켜 주변 매질로 에너지를 전달하게 되는 효과를 가리킨다. 이 때 주변으로 전달되는 압력파를 스트레스파라 하며 이러한 스트레스파는 위와 같은 방식으로 탄성을 가지는 매질의 내부에 전달된다.
한편, 상기 매질(레이저 흡수층(300))은 후술하게 될 인공피부층(400)과 맞닿아 있는데, 위 일련의 과정 중에서 발현되는 매질의 국소적인 팽창, 압력증가 등의 물리적 효과는 상기 인공피부층(400) 내 포함된 인공피부 물질들로 하여금 사용자의 환부에 생착되게 한다.
다른 한편, 상기 매질은 탄성이 좋은 물질로 제조되는 것인 이상 사용자의 다양한 신체조직, 외형에 인공피부층(400)과 함께 부착이 가능하다.
한편, 레이저 흡수에 의해 매질 내부에 발생하여 전파되는 스트레스파는 다음과 같은 식에 따라 그 크기가 결정된다.
Figure pat00001
Figure pat00002
이 때 pmax는 입사되는 스트레스파의 최대크기, cs는 음파의 속도, μa는 매질의흡수계수, Г는 그뤼나이젠 상수, H0는 흡수에너지밀도(absorbed fluence)를 나타낸다.
위 수학식 1 및 2에 따르면, 스트레스파는 흡수계수, 그뤼라이젠 상수에 따라 그 크기가 달라지는데, 상기 스트레스파의 크기는 향후 색소가 피부조직 내 침투하는 깊이에 영향을 미칠 수 있다. 즉, 색소가 피부조직 내 보다 깊이 침투되기 위해서는 흡수계수, 그뤼나이젠 상수가 높은 매질을 사용하는 것이 바람직하고, 반대로 얕게 침투되기 위해서는 흡수계수, 그뤼나이젠 상수가 낮은 매질을 사용하는 것이 바람직하다.
한편 이 때 그뤼나이젠 상수란 매질 결정의 고유 상수로서 열팽창에 따라 포논(음향양자. 결정 격자의 양자화 된 진동을 나타내는 준입자)의 에너지가 바뀌는 정도를 나타내는 지표이다.
또 다른 한편, 매질의 어쿠스틱 임피던스(acoustic impedance) 측면에서 살펴볼 때, 일반적으로 매질 경계면에서의 투과 계수는 다음 수학식 3과 같이 정해진다.
Figure pat00003
이 때, pt는 매질을 통과하는 스트레스파의 크기, pi는 매질을 향해 입사되는 스트레스파의 크기, Z1은 입사방향 매질인 제1매질(제1레이어(351))의 어쿠스틱 임피던스, Z2는 스트레스파가 나오는 방향의 매질인 제2매질(제2레이어(355))의 어쿠스틱 임피던스를 의미한다. 이 때, 어쿠스틱 임피던스란 특정 파(wave)가 전파될 때 그 파면에 평행인 면에서의 압력을 그 면을 통과하는 파동의 부피속도로 나눈 값을 의미한다. 다른 관점에서, 어쿠스틱 임피던스는 파(wave)가 매질을 통과할 때에 받는 저항을 의미한다. (제1레이어 및 제2레이어에 대해서는 도 3을 참조하여 후술하기로 한다.)
한편 수학식 3에 따르면, 스트레스파가 매질을 더 잘 통과하기 위해서는 제2매질의 어쿠스틱 임피던스가 제1매질의 어쿠스틱 임피던스에 비해 큰 것이 바람직하다. 즉, 두 개의 매질이 접해 있는 경우, 파(wave)가 입사되는 제1매질의 어쿠스틱 임피던스(Z1)는 작고, 파(wave)가 나오는 제2매질의 어쿠스틱 임피던스(Z2)는 클 때에 투과계수(T)가 높아진다.
한편, 인공피부 패치(500) 내 레이저 흡수층(300)은 도 3과 같은 적층 구조로 이루어질 수 있다.
도 3에 따르면, 레이저 흡수층(300)은 두 개의 레이어로 이루어지는데, 이 때 각 레이어는 제조시 그 색깔을 달리 함으로써 해당 레이저 흡수층(300)의 흡수계수를 조절할 수 있다. 이하에서는 레이저를 직접적으로 흡수하는 부분을 제1레이어(351), 인공피부층(400)과 맞닿는 부분을 제2레이어(355)라 칭하기로 한다.
레이저 흡수층(300)의 흡수계수를 제어하는 방법으로는, 앞서도 언급하였듯 레이어의 색깔을 달리 하는 방법이 존재한다. 도 3에서도 볼 수 있듯 제1레이어(351) 및 제2레이어(355)를, 예를 들어 붉은색-붉은색 매질로 구성하는 경우, 또는 붉은색-흰색 매질로 구성하는 경우, 각각의 경우에 있어 레이저 흡수층(300)은 서로 다른 흡수계수를 가지게 된다.
이 때 흡수계수란, 상기 레이저 흡수층(300)이 빛을 흡수하는 정도를 나타내는 계수를 의미하는 것이며, 일반적으로 흡수계수는 단색광에 대한 것으로서 그 값은 빛의 파장에 따라 달라진다.
흡수계수의 위와 같은 정의를 고려할 때, 본 발명에서의 레이저 흡수층(300)은 각 레이어의 색깔을 어떻게 선택하느냐에 따라 흡수하게 되는 레이저의 파장, 그리고 상기 파장을 얼마나 잘 흡수하는지가 조절될 수 있다.
예를 들어, 제1레이어(351)가 붉은색인 경우, 이러한 붉은색의 매질은, 붉은색의 보색인 녹색(가시광선 내 575nm~492nm 파장영역)에 대한 흡수계수를 높이는 작용을 한다. 한편, 제2레이어(355)가 흰색인 경우, 이러한 흰색의 매질은 일반적으로 모든 파장영역에 대해 흡수계수를 낮추는 역할을 한다. 따라서 제1레이어(351) 및 제2레이어(355)가 모두 붉은색으로 구성된 경우, 붉은색-흰색으로 구성된 매질에 비하여 녹색계열의 파장에 대한 흡수계수가 더 높게 된다.
다른 한편, 본 발명에 따르면 어떤 소재의 매질을 사용하였는지에 따라 상기 레이저 흡수층(300)에 레이저가 피조사되는 경우 인공피부가 환부에 생착되는 정도가 달라질 수 있음을 이해해야 할 것이다.
즉, 앞서 언급한 붉은색의 아크릴 발포폼 소재 매질 이외에도 알루미늄 소재의 매질, 인조 섬유를 기재로 점착제를 도포한 청색의 매질 등을 이용하여 인공피부 패치(500)를 제조할 수 있으며, 인공피부층(400)이 스트레스파에 의해 자극을 받는 정도를 조절함으로써 환부의 부상정도, 환자의 피부상태 등에 따라 인공피부의 생착 과정을 통제할 수 있다.
한편, 인공피부 패치(500)가 포함하는 또 다른 층인 인공피부층(400)은 사용자의 환부에 생착되는 인공피부 물질을 포함한다. 상기 인공피부층(400)에는 예를 들어 콜라겐 용액에 섬유아세포를 심고 수축시켜 콜라겐 젤 상태로 만든 진피 부위 위에서 배양한 표피세포, 생분해성 폴리머로 만든 인공진피세포 등이 포함될 수 있다. 이상의 물질들은 인공피부층(400)에 포함될 수 있는 것의 일 예시에 불과한 것이며, 상기 인공피부층(400)에는 사용자 환부에 생착시킬 수 있는 것으로서 치료의 목적으로 사용될 수 있는 모든 물질들이 포함될 수 있음을 이해해야 할 것이다.
이하에서는 도 4를 참조하여, 레이저 조사장치(100)에 대해 보다 상세하게 살펴보기로 한다.
한편, 도 4는 앞서 설명한 레이저 조사장치(100)의 세부구성을 블록도로 나타낸 것이다.
도 4에 따르면, 레이저 조사장치(100)는 레이저 출력부(110), 주파수 컨트롤부(120), 에너지 컨트롤부(130), 직경 컨트롤부(140), 제어부(150)를 포함한다. 한편, 이 때 레이저 조사장치(100)를 구현하기 위해서는 제어부(150) 및 레이저 출력부(110)가 필수적으로 포함되며, 여타 기능부들은 사용자의 필요에 따라 포함 또는 배제가 가능하다.
먼저 레이저 출력부(110)는 펄스 레이저를 출력하는 구성으로서 레이저 드라이버(laser driver), 냉각 장치를 포함할 수 있다. 레이저 드라이버는 레이저 매질(laser medium), 광 펌핑부(optical pumping), 광 공진기(optical resonator) 등의 서브장치를 포함할 수 있으며, 펄스 레이저를 구현하기 위한 광 신호를 생성한다. 또한 상기 냉각 장치는 상기 레이저 드라이버가 광 신호를 생성하는 과정에서 발생할 수 있는 열을 식히는 것으로서, 상기 레이저 드라이버의 과열로 인한 오작동을 예방하는 역할을 한다.
또한, 상기 레이저 출력부(110)는 펄스 레이저를 생성하기 위해 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 루비 레이저, 네오디뮴: 야그 레이저, 네오디뮴: 글래스 레이저, 레이저 다이오드, 엑시머 레이저, 색소 레이저 등의 방식으로 구현될 수 있다. 참고로, 아래 후술하게 될 실험예에서는 네오디뮴: 야그 레이저를 사용하여 펄스 레이저를 생성하게 됨을 알아 둔다.
다음으로 주파수 컨트롤부(120)는 조사되는 레이저의 단위 시간당 펄스 진동수를 제어하는 기능을 한다. 레이저의 출력이 하이(high)일 때와 로우(low)일 때가 각각 1회 진행될 때를 1싸이클이라 가정할 때, 상기 주파수 컨트롤부(120)는 단위 시간, 예를 들어 1초에 몇 번의 펄스 싸이클을 포함시킬 것인지 설정할 수 있으며, 사용자는 이와 같은 설정 작업을 통해 펄스 레이저의 주파수를 제어할 수 있다.
한편, 본 발명에서의 펄스 레이저 주파수는 바람직하게는 1Hz부터 70Hz까지 자유롭게 제어가 가능한 것으로 이해하여야 할 것이며, 나아가 주파수가 0Hz인 경우, 즉 싸이클 반복 없이 1회의 레이저 출력만 하는 싱글샷(single shot)도 설정 가능한 것으로 이해하여야 한다.
다음으로 에너지 컨트롤부(130)는 조사되는 레이저의 에너지 세기를 제어하는 기능을 한다. 에너지 세기는 밀리줄(mJ) 단위로 표현되는데, 본 발명에서의 에너지 세기는 바람직하게는 0mJ부터 30mJ까지 제어될 수 있다.
한편, 본 에너지 컨트롤부(130)는, 실제로는 광필터에 의해 구현될 수 있는데, 이러한 광필터는 펄스 레이저의 세기를 감쇄시키기 위한 감쇄 장치(Attenuator)를 포함할 수 있다.
다음으로 직경 컨트롤부(140)는 조사되는 레이저의 직경을 조절하거나 상기 레이저를 조사하고자 하는 타겟점에 정확히 포커싱하기 위한 구성이다.
직경 컨트롤부(140)는 레이저를 한 점으로 집속하기 위한 볼록렌즈 및 레이저를 확산시키기 위한 오목렌즈로 구현할 수 있으며, 상기 볼록렌즈와 오목렌즈의 거리를 선택적으로 조절함으로써 초점을 맞춤과 동시에 조사되는 레이저의 직경을 제어할 수 있다.
마지막으로, 레이저 조사장치(100)는 앞서 설명한 레이저 출력부(110), 주파수 컨트롤부(120), 에너지 컨트롤부(130), 직경 컨트롤부(140)를 제어하기 위한 제어부(150)를 더 포함한다.
제어부(150)는 적어도 하나의 연산 수단과 저장 수단을 포함할 수 있으며, 이 때 연산 수단은 범용의 중앙연산장치(CPU)일 수도 있고, 특정 목적에 적합하게 구현된 프로그래머블 디바이스 소자(CPLD, FPGA), 주문형 반도체 연산장치(ASIC) 또는 마이크로 컨트롤러 칩일 수도 있다. 또한, 저장 수단으로는 휘발성 메모리 소자, 비휘발성 메모리 소자 또는 비휘발성 전자기적 저장 소자가 활용될 수 있다.
한편, 본 상세한 설명에서 언급되는 레이저의 파장은 445nm, 480nm, 532nm, 650nm, 809nm, 850nm, 1064nm 중 어느 하나임이 바람직하다. 위 레이저 파장은 타 파장에 비해 비교적 구현이 용이하여 레이저 조사를 제어하기가 쉽다는 이점이 있다. 다만, 본 발명에서의 레이저 파장이 위 특정 수치에 한정되는 것은 아니며, 통상의 기술자가 용이하게 구현해 낼 수 있는 범위에서 레이저 파장의 수치는 변동될 수 있음을 이해해야 할 것이다.
이하에서는 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 인공피부 생착 시스템, 인공피부 패치(500)의 두 번째 실시예에 대해 살펴보기로 한다.
도 5는 인공피부 패치(500)를 구성하는 두 개의 층 중 레이저 흡수층(300)이 탈거되는 모습을 나타낸 것이다. 도 5에서 볼 수 있듯, 본 발명에 따른 인공피부 패치(500)의 레이저 흡수층(300)은 사용자가 인공피부층(400)과 분리하여 떼어낼 수 있는데, 레이저 흡수층(300)과 인공피부층(400) 사이에는 별개의 접착층이 더 형성되어 있어 탈거가 더 용이하게 되도록 구현할 수 있다.
레이저 흡수층(300)의 탈거는 인공피부층(400)이 환부에 일응 견고하게 점착된 상태에서 이루어짐이 바람직하며, 탈거 후 환부에는 인공피부층(400)만 겉으로 노출된다.
한편, 환부의 외부로 노출된 인공피부층(400)에는 도 6에서와 같이 재차 레이저를 조사하여 복수의 기공점(700)을 형성시킨다. 기공점(700)은 인공피부층(400) 상에 레이저가 조사되어 형성된 미세한 홀(hole)을 의미한다. 기공점(700)은 인공피부층(400)을 관통하여 형성될 수 있으며, 이러한 기공점(700)은 인공피부층(400)이 환부에 생착될 때에 모세혈관 또는 신경이 형성될 수 있는 공간을 제공한다.
또한, 상기 기공점(700)들은 바람직하게는 레이저 흡수층(300)의 고착점(600)과 중첩되지 않도록 인공피부층(400)에 형성될 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 인공피부 패치(500)는 레이저 흡수층(300)이 인공피부층(400)에 접하여 존재할 때는 외부로부터 조사되는 레이저를 흡수하여 인공피부층(400)이 환부에 효과적으로 점착 내지 생착될 수 있도록 하며, 레이저 흡수층(300)이 탈거되었을 때는 인공피부층(400)에 직접 조사된 레이저로 하여금 상기 인공피부층(400)에 기공점(700)을 형성하도록 하여 모세혈관 및 신경이 형성될 수 있는 환경을 제공하는 등 두 가지 기능을 수행한다.
이상 도면을 참조하여 본 발명에 따른 피부생착 시스템, 방법 및 인공피부 패치에 대해 살펴보았다. 위에서 설명된 본 발명의 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 이들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명에 대한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정 및 변경을 가할 수 있을 것이며, 이러한 수정 및 변경은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
100 레이저 조사장치
110 레이저 출력부 120 주파수 컨트롤부
130 에너지 컨트롤부 140 직경 컨트롤부
150 제어부
300 레이저 흡수층
351 제1레이어 355 제2레이어
400 인공피부층
500 인공피부 패치
600 고착점
700 기공점
1000 피부, 환부

Claims (11)

  1. 레이저 조사장치를 이용하여 인공피부를 생착시키는 방법에 있어서,
    일면이 인체피부에 접해 있는 인공피부패치 이면의 고착점에 레이저를 조사하는 단계;
    를 포함하며,
    상기 인공피부패치는 레이저 흡수층 및 인공피부층을 포함하는 것을 특징으로 하는 인공피부 생착 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조사된 레이저는 상기 레이저 흡수층에 흡수되어 스트레스파를 발생시키되, 스트레스파로 하여금 인공피부층 내 포함된 인공피부가 인체피부에 고착되도록 자극하게 하는 것을 특징으로 하는 인공피부 생착 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 레이저 조사장치가 상기 인공피부패치의 이면에 레이저를 조사하되, 복수의 고착점에 레이저를 조사하는 것을 특징으로 하는 인공피부 생착 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 레이저 흡수층이 탈거된 상태의 인공피부패치에 레이저를 조사하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인공피부 생착 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 레이저 흡수층이 탈거된 상태의 인공피부패치에 레이저를 조사하되,
    복수의 고착점과 중첩되지 않는 복수의 기공점에 레이저를 조사하는 것을 특징으로 하는 인공피부 생착 방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 레이저 흡수층은 제1레이어 및 제2레이어를 포함하되,
    상기 제1레이어 및 제2레이어는 서로 다른 색깔이고, 서로 상이한 파장의 빛을 흡수하는 것을 특징으로 하는 인공피부 생착 방법.
  7. 레이저 빔의 파라미터를 제어하고, 인공피부패치의 레이저 흡수층에 레이저를 조사하는 레이저 조사장치;
    상기 레이저가 피조사되는 레이저 흡수층 및 인체피부에 접하는 인공피부층을 포함하는 인공피부패치;
    를 포함하는 인공피부 생착 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 조사된 레이저는 상기 레이저 흡수층에 흡수되어 스트레스파를 발생시키고, 스트레스파로 하여금 인공피부층 내 포함된 인공피부가 인체피부에 고착되도록 자극하게 하는 것을 특징으로 하는 인공피부 생착 시스템.
  9. 일면은 레이저가 피조사되고, 이면은 인공피부층과 접해 있는 레이저 흡수층;
    일면은 상기 레이저 흡수층과 접하고, 이면은 인체피부와 접하며, 상기 레이저가 피조사되는 복수의 고착점을 포함하는 인공피부층;
    을 포함하는 인공피부패치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 레이저 흡수층은,
    제1레이어 및 제2레이어를 포함하되,
    상기 제1레이어 및 제2레이어는 각각 다른 색깔이고, 서로 상이한 파장의 빛을 흡수하는 것을 특징으로 하는 인공피부패치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 레이저 흡수층이 탈거되고,
    상기 인공피부층 상에 레이저 조사에 의해 형성된 복수의 기공점을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인공피부패치.

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