KR20180060698A - 치과 질환의 광역동 치료를 위한 장치 - Google Patents

치과 질환의 광역동 치료를 위한 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 치과 질환의 광역동 치료를 위한 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 광역동 치료(photodynamic therapy, PDT)는 특정 파장의 빛을 흡수하는 광 감각제와 LED/LD 등의 광원을 이용하는 치료하는 것이며, 광 감각제는 세균의 세포벽에 친화성이 있어 광원에 의해 활성화된 분자는 세균을 손상시킬 수 있는 활성 산소나 자유 라디칼(free radical)을 생성하여 항균 효과가 발생함으로 치료할 수 있는 치과치료 장치로,
본 발명에 따르면, 3D 프린팅으로 제작된 환자 맞춤형 마우스피스에 광감작제의 흡수 스펙트럼에 최적화된 LED를 장착함으로써, 치주염 및 임플란트 주위염 등의 세균성 치과 질환을 치료하는데 있어 비침습성, 휴대성, 안전성, 편의성을 보장할 수 있는 신개념 의료기기임을 특징으로 하는 치과 질환의 광역동 치료를 위한 장치에 관한 것이다.

Description

치과 질환의 광역동 치료를 위한 장치 { Development of photodynamic therapy device for the treatment of dental diseases }
본 발명은 치과 질환의 광역동 치료를 위한 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 광역동 치료(photodynamic therapy, PDT)는 특정 파장의 빛을 흡수하는 광 감각제와 LED/LD 등의 광원을 이용하는 치료하는 것이며, 광 감각제는 세균의 세포벽에 친화성이 있어 광원에 의해 활성화된 분자는 세균을 손상시킬 수 있는 활성 산소나 자유 라디칼(free radical)을 생성하여 항균 효과가 발생함으로 치료할 수 있는 치료장치로,
본 발명에 따르면, 3D 프린팅으로 제작된 환자 맞춤형 마우스피스에 광감작제의 흡수 스펙트럼에 최적화된 LED를 장착함으로써, 치주염 및 임플란트 주위염 등의 세균성 치과 질환을 치료하는데 있어 비침습성, 휴대성, 안전성, 편의성을 보장할 수 있는 신개념 의료기기임을 특징으로 하는 치과 질환의 광역동 치료를 위한 장치에 관한 것이다.
일반적으로 치과치료에 있어, 구강 질환은 치아에 형성되는 바이오 필름인 플라그(plaque)에서 자라는 세균의 작용에 의해 차츰 이가 탈회되는 병이다. 플라그의 세균은 당분을 분해하여 산을 분비하고, 이산에 의해 치아 표면의 에나멜질에 demineralization이 일어나 충치가 악화된다. 성인의 35% 이상이 고통 받고 있다고 추정되는 치은염, 치주염 등도 역시 세균 감염에 의한 질병이며, 구강 내 바이오 필름의 멸균 여부가 중요한 역할을 한다.
구강 내의 바이오 필름 형성은 서로 다른 500여종의 세균이 관여하는 복잡한 과정이고 많은 연구들이 치주 질환을 유발하는 세균에 대한 광역학 치료의 효과를 보고하였다. 광역학 치료(photodynamic therapy, PDT)가 구강 박테리아를 제거하는 효과적인 방법으로 제안되었는데, 이는 광 조사(illumination)가 치주 질환의 활성위치로 접근이 용이하기 때문이다.
광역학 치료(photodynamic therapy, PDT)는 특정 파장의 빛을 흡수하는 광 감각제를 사용한다. 광 감각제는 세균의 세포벽에 친화성이 있어 광원에 의해 활성화된 분자는 세균을 손상시킬 수 있는 활성 산소나 자유 라디칼(free radical)을 생성하여 항균 효과가 발생한다. 항생제와 광역학 치료를 병용하면 항생제를 단독으로 사용할 때 보다 더 큰 효과가 있어 항생제를 적은 양 사용할 수 있는 장점이 있다.
현재 세계 치과의료 기기 및 소재의 시장은 약 48조 4000억 원 규모로 빠르게 성장하고 있으나, 임플란트와 X-ray 촬영장치 등을 제외한 대부분을 수입에 의존하고 있고, 관련 기술수준도 선진국 대비 50% 수준에 머무르고 있는 실정이다.
최근 해외 치과의료 선진 산업계는 각국의 중점 산업과의 융ㆍ복합을 통하여 특화분야를 육성하고 있으나, 초기 단계로 개발의 여지가 많고 성장 잠재력이 무한한 것으로 알려져 있음. 특히, 광융합 치과의료 분야는 세계 최고의 IT 인프라와 광 산업의 이미 기반을 갖추고 있는 우리 산업계에게는 새로운 도약을 위한 기회임에 본 발명이 진행되어졌다.
최근 레이저보다 Light emitting diode(LED)를 이용한 의료영역이 넓혀가고 있는 추세이다. LED는 저출력레이저의 대체광원으로서 레이저와 비교되는 장점을 가지고 있다. 즉, LED는 열에 의한 손상이나 직접적인 조직손상이 거의 없어 안전하고, 다양한 파장의 빛을 넓고 평이하게 배열(large, flat arrays) 할 수 있어 넓은 부위를 치료할 수 있으므로 효과적이고 경제적이다.
종래의 광 치료를 이용한 마우스피스 특허로 한국등록특허 제10-1478118호가 있다. 상기의 종래기술은 치료 장치 내에 광원을 제어할 수 있는 제어기가 구비될 수 있는 구조의 마우스피스를 개시하고 있다. 다만, 개시된 마우스피스는 치아의 내측 외측으로 치료용 광을 정밀하게 조사할 수 없는 문제점이 있다.
특히, 전술한 바와 같이 치아의 광 역학 치료는 높은 세기의 방사조도가 요구된다. 이를 위해선 치아의 내측 및 외측 방향으로 광이 고르게 조사될 수 있어야 하며, 조사되는 광의 거리가 가까워야 한다.
이를 위해서 상기의 종래기술은 마우스피스 내부에 발광소자를 구비하였다. 마우스피스 내부에 광원이 구비되는 경우, 광원에서 발생하는 열 때문에 광의 출력을 높일 수 없는 문제점이 있다.
그러나 상기와 같은 종래의 광역동 치료기는 의사가 직접 손으로 들고 있는 형태로 광역동 치료동안 의사가 직접 환부에 빛을 수분에서 수십분 동안 조사해 치료하는 것으로 불편한 점이 많으며, 또한, 환부에 일정하게 빛을 조사하는데 제한이 있어 빛의 조도에 민감한 광감작제의 효과가 보장되지 않는 문제점을 가지고 있었다.
그리고 종래의 광섬유을 이용한 치료기의 경우 내구성이 떨어지므로 지속적인 부품교체가 필수적이며 상품성이 떨어지는 등의 문제점을 가지고 있었다.
본 발명에서는, 종래기술의 문제점을 해결하기 위해서는 광원이 외부에 배치되어야 하고, 광원으로부터 치료용 광을 효율적으로 전달할 수 있는 광섬유를 사용하는 것이 바람직하다. 치아 전면에 광을 조사하기 위해서는 다심의 광 섬유가 마우스피스 내로 인입되어야 한다. 따라서, 다심의 광 섬유를 치열구조에 따라 치아 및 잇몸 안과 밖에 LED 광 조사가 가능하도록 배열되어야 하고 조사거리를 5mm이내로 유지하여 기존방식에 비해 방사조도(mW/㎠)의 세기를 증가시킬 수 있는 구조의 마우스피스가 요구된다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 치과 질환의 광역동 치료를 위한 장치로 특정 파장의 빛을 흡수하는 광 감각제와 LED/LD 등의 광원을 이용하는 치료하는 것이며, 광 감각제는 세균의 세포벽에 친화성이 있어 광원에 의해 활성화된 분자는 세균을 손상시킬 수 있는 활성 산소나 자유 라디칼(free radical)을 생성하여 항균 효과가 발생함으로 치료할 수 있는 치료 장치로,
본 발명에 따르면, 3D 프린팅으로 제작된 환자 맞춤형 마우스피스에 광감작제의 흡수 스펙트럼에 최적화된 LED를 장착함으로써, 환자 맞춤형 마우스피스가 치주에 밀착되어 있기 때문에 조도를 컨트롤하기가 쉬워 치주염 및 임플란트 주위염 등의 세균성 치과 질환을 치료하는데 있어 비침습성, 휴대성, 안전성, 편의성을 보장할 수 있는 신개념 의료기기임을 특징으로 하는 치과 질환의 광역동 치료를 위한 장치를 제공하고자 하였다.
또한, 본 발명은 구강 삽입시 광의 발생으로 발열의 위험이 없는 광 치료 장치를 제공하고자 하였으며, 구강 삽입시 치아에 광 섬유가 근접하게 배열되어 충분한 방사조도가 확보될수 있는 광 치료 장치를 제공하고자 하였다.
이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 치과 질환의 광역동 치료를 위한 장치를 사용함으로서, 3D 프린팅을 이용한 환자 맞춤형 마우스피스에 LED를 결합함으로 내구성이 좋고 환자의 편의성이 좋아짐으로 인해 안정적이고 효과적인 치료가 가능하며.
선택적인 LED array를 구동으로 인해 원하는 환부를 한꺼번에 치료할 수 있는 효과를 가지고, LED가 장착된 3D 프린팅을 이용한 환자 맞춤형 마우스피스가 치주에 밀착되어 있기 때문에 조도를 컨트롤하기가 쉬워 치료에 효과적이다.
도 1은 마우스피스의 전체 사시도,
도 2는 마우스피스를 착용한 단면도
도 3은 본 발명의 치과 질환의 광역동 치료를 위한 장치의 사시도
도 4는 본 발명의 치과 질환의 광역동 치료를 위한 장치의 전체 구성도
도 5는 본 발명의 치과 질환의 광역동 치료를 위한 장치의 단면도
도 6은 본 발명의 치과 질환의 광역동 치료를 위한 장치의 실시예 단면도
본 발명의 실시예들은 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안 된다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 통해서 본 발명을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1은 마우스피스의 전체 사시도와 도 2는 마우스피스를 착용한 단면도를 나타내는 것으로,
본 발명에서는 3D 프린팅으로 제작된 환자의 치아에 맞춤형 마우스피스(20)로 윗니(11)와 아랫니(12)의 치아(10)가 삽입되는 윗니삽입부(21)와 아랫니삽입부(22)를 가지며,
더욱 상세하게 설명하면,
상기 윗니삽입부(21)는 삽입된 윗니(11)의 전면부에 위치한 윗니삽입 전면부(211)와 윗니(10)의 후면부에 위치한 윗니삽입 후면부(212)로 구성되며,
상기 아랫니삽입부(22)는 삽입된 아랫니(12)의 전면부에 위치한 아랫니삽입 전면부(221)와 아랫니(12)의 후면부에 위치한 아랫니삽입 후면부(222)로 구성되는 마우스피스(20)를 나타낸다.
도 2은 상기 설명한 마우스피스(20)를 윗니(11)와 아랫니(12)의 치아(10)에 삽입하여 착용한 상태의 단면도를 실시예로 나타내었다.
도 3은 본 발명의 치과 질환의 광역동 치료를 위한 장치의 사시도를 나타내고, 도 4는 본 발명의 치과 질환의 광역동 치료를 위한 장치의 전체 구성도를 나타내는 것으로,
도 3-1)은 윗니(11)의 치과 질환을 가진 환자의 치료를 위해 3D 프린팅으로 윗니(11)가 삽입되는 윗니삽입부(21)를 가진 환자의 치아에 맞춤형 마우스피스(20)를 만들고,
상기 마우스피스(20)에서 윗니삽입 전면부(211)와 윗니삽입 후면부(212)의 내부에 LED 연결선(31)으로 연결된 LED(30)를 치열과 일치되는 배열로 환자의 치아상태에 따라 치주에 밀착되게 설치하여 치료의 효율을 높이기 위한 것을 특징으로 하는 치과 질환의 광역동 치료를 위한 장치를 나타내며,
아랫니(12)의 치료를 위해서도 아랫니삽입 전면부(221)와 아랫니삽입 후면부(222)의 내부에 LED 연결선(31)으로 연결된 LED(30)를 치열과 일치되는 배열로으로 제작된 치과 질환의 광역동 치료를 위한 장치를 만들어 사용할 수 있다.
도 3-2)는 윗니(11)와 아랫니(12)의 치아(10)에 치과 질환을 가진 환자의 치료를 위해 3D 프린팅으로 윗니(11)와 아랫니(12)가 삽입되는 윗니삽입부(21)와 아랫니삽입부(22)를 가진 환자의 치아에 맞춤형 마우스피스(20)를 만들고,
상기 마우스피스(20)에서 윗니삽입 전면부(211)와 아랫니삽입 전면부(221)의 내부에 LED 연결선(31)으로 연결된 LED(30)를 치열과 일치되는 배열로 환자의 치아상태에 따라 치주에 밀착되게 설치하여 치료의 효율을 높이기 위한 것을 특징으로 하는 치과 질환의 광역동 치료를 위한 장치를 나타내며(도 6-1 참조),
윗니(11)와 아랫니(12)의 치아(10) 후면부의 치료를 위해서도 윗니삽입 후면부(212)와 아랫니삽입 후면부(222)의 내부에도 LED 연결선(31)으로 연결된 LED(30)를 치열과 일치되는 배열로 제작된 치과 질환의 광역동 치료를 위한 장치를 만들어 사용할 수 있다.
상기 도 3과 도 4에 의해, 마우스피스(20)의 내부에 LED 연결선(31)으로 연결된 LED(30)의 온/오프(on/off) 또는 조도 조절은 마우스피스(20) 전면 중앙부에 설치된 연결짹(32)에 짹 연결전선(41)과 연결된 LED 콘트롤부(40)에 의해 조절되며,
상기 마우스피스(20)의 LED(30)는 환자의 치아상태에 따라 치주에 밀착되게 설치하여 LED 광원은 구강 내에 세균에 따라 광감각제의 종류, 조사파장, 광조사세기(mW/㎠), 광 조사시간(min), 광조사 주기(Hz)의 조건을 LED콘트롤부(40)에서 조절하며 치아에 배열된 LED(30)도 치료가 필요한 차아의 해당부분에 설치된 LED(30)에만 선택적으로 온/오프(on/off) 또는 조도 조절하여 치료하는 것으로,
LED 광원은 구강 내에 세균에 따라 광감각제의 종류, 조사파장, 광조사세기(mW/㎠), 광 조사시간(min), 광조사 주기(Hz)의 조건에서 조금씩 차이는 있지만 일반적으로 병원성세균의 살균에 효과적이며, 방사조도(mW/㎠)에 의한 에너지(J/㎠)가 증가 할수록 세균의 사멸율은 더 높아지고 400nm 파장이상의 가시광선파장의 빛은 높은 에너지에서 사용되었을 때 UV와 비슷한 살균의 효과를 나타낸다.
따라서, 상기와 같이, 본 발명에서는 3D 프린팅으로 환자 맞춤형 마우스피스(20)에 광감작제의 흡수 스펙트럼에 최적화된 LED(30)를 장착함으로써, 환자 맞춤형 마우스피스(20)가 치주에 밀착되어 있기 때문에 조도를 컨트롤하기가 쉬워 치주염 및 임플란트 주위염 등의 세균성 치과 질환을 치료하는데 있어 비침습성, 휴대성, 안전성, 편의성을 보장할 수 있는 신개념 의료기기임을 특징으로 하는 치과 질환의 광역동 치료를 위한 장치를 제공하고자 하였다.
도 5는 본 발명의 치과 질환의 광역동 치료를 위한 장치의 단면도를 나타내는 것으로, 윗니삽입 전면부(211)와 윗니삽입 후면부(212)로 구성된 윗니삽입부(21)와 아랫니삽입 전면부(221)와 아랫니삽입 후면부(222)로 구성되는 아랫니삽입부(22)를 가진 마우스피스(20)를 나타내고, 상기 마우스피스(20)에 윗니(11)와 아랫니(12)의 치아(10)에 삽입하여 착용한 상태의 단면도를 실시예로 나타내었다.
도 6은 본 발명의 치과 질환의 광역동 치료를 위한 장치의 실시예 단면도를 나타낸 것으로,
상기 도 3에서 설명한 것과 같이,
도 6-1)은 상기 마우스피스(20)에서 윗니삽입 전면부(211)와 아랫니삽입 전면부(221)의 내부에 LED(30)가 치열과 일치되는 배열로 환자의 치아상태에 따라 치주에 밀착되게 설치된 단면도를 나타낸 치과 질환의 광역동 치료를 위한 장치이며,
도 6-2)는 상기 마우스피스(20)에서 윗니(11)의 치아(10)에 치과 질환을 가진 환자의 치료를 위해 윗니삽입 전면부(211)의 내부에 LED(30)가 치열과 일치되는 배열로 환자의 치아상태에 따라 치주에 밀착되게 설치된 마우스피스(20)의 단면도를 나타낸 치과 질환의 광역동 치료를 위한 장치이며,
도 6-3)은 상기 마우스피스(20)에서 아랫니(12)의 치아(10)에 치과 질환을 가진 환자의 치료를 위해 아랫니삽입 전면부(221)의 내부에 LED(30)가 치열과 일치되는 배열로 환자의 치아상태에 따라 치주에 밀착되게 설치된 마우스피스(20)의 단면도를 나타낸 치과 질환의 광역동 치료를 위한 장치를 제공하고자 하였다.
최근 레이저보다 Light emitting diode(LED)를 이용한 의료영역이 넓혀가고 있는 추세이다. LED는 저출력레이저의 대체광원으로서 레이저와 비교되는 장점을 가지고 있다. 즉, LED는 열에 의한 손상이나 직접적인 조직손상이 거의 없어 안전하고, 다양한 파장의 빛을 넓고 평이하게 배열(large, flat arrays) 할 수 있어 넓은 부위를 치료할 수 있으므로 효과적이고 경제적이다.
따라서, 본 발명은 치과 질환의 광역동 치료를 위한 장치로 특정 파장의 빛을 흡수하는 광 감각제와 LED/LD 등의 광원을 이용하는 치료하는 것이며, 광 감각제는 세균의 세포벽에 친화성이 있어 광원에 의해 활성화된 분자는 세균을 손상시킬 수 있는 활성 산소나 자유 라디칼(free radical)을 생성하여 항균 효과가 발생함으로 치료할 수 있는 치료 장치로, 구강 삽입시 광의 발생으로 발열의 위험이 없는 광 치료 장치를 제공하고자 하였으며, 구강 삽입시 치아에 광 섬유가 근접하게 배열되어 충분한 방사조도가 확보될 수 있는 광 치료 장치를 제공하고자 하였다.
10 : 치아
11 : 윗니 12 : 아랫니
20 : 마우스피스
21 : 윗니삽입부 22 : 아랫니삽입부
211 : 윗니삽입 전면부 212 : 윗니삽입 후면부
221 : 아랫니삽입 전면부 222 ; 아랫니삽입 후면부
30 : LED 31 : LED 연결선
32 : 연결 짹
40 : 콘트롤부 41 : 짹 연결전선

Claims (4)

  1. 치과 질환을 가진 환자의 치료를 위해 3D 프린팅으로 윗니(11)와 아랫니(12)가 삽입되는 윗니삽입부(21)와 아랫니삽입부(22)를 가진 환자의 치아에 맞춤형 마우스피스(20)에 윗니삽입 전면부(211)와 아랫니삽입 전면부(221)의 내부에 LED 연결선(31)으로 연결된 LED(30)를 치열과 일치되는 배열로 환자의 치아상태에 따라 치주에 밀착되게 설치된 것을 특징으로 하는 치과 질환의 광역동 치료를 위한 장치
  2. 제 1항에 있어서,
    윗니삽입부(21)와 아랫니삽입부(22)를 가진 환자의 치아에 맞춤형 마우스피스(20)에서,
    윗니(11)와 아랫니(12)의 치아(10) 후면부의 치료를 위해서도 윗니삽입 후면부(212)와 아랫니삽입 후면부(222)의 내부에도 LED 연결선(31)으로 연결된 LED(30)를 치열과 일치되는 배열로 환자의 치아상태에 따라 치주에 밀착되게 설치된 것을 특징으로 하는 치과 질환의 광역동 치료를 위한 장치
  3. 제 1항에 있어서,
    마우스피스(20)에서 윗니(11)의 치아(10)에 치과 질환을 가진 환자의 치료를 위해 윗니삽입 전면부(211)의 내부에 LED(30)가 치열과 일치되는 배열로 설치된 마우스피스(20) 또는
    아랫니(12)의 치아(10)에 치과 질환을 가진 환자의 치료를 위해 아랫니삽입 전면부(221)의 내부에 LED(30)가 치열과 일치되는 배열로 치주에 밀착되게 설치된 마우스피스(20)인 것을 특징으로 하는 치과 질환의 광역동 치료를 위한 장치
  4. 제 1항에 있어서,
    마우스피스(20)의 내부에 LED 연결선(31)으로 연결된 LED(30)의 온/오프(on/off) 또는 조도 조절은 마우스피스(20) 전면 중앙부에 설치된 연결짹(32)에 짹 연결전선(41)과 연결된 LED 콘트롤부(40)에 의해 조절되며,

    상기 마우스피스(20)의 LED(30)는 환자의 치아상태에 따라 치주에 밀착되게 설치하여 LED 광원은 구강 내에 세균에 따라 광감각제의 종류, 조사파장, 광조사세기(mW/㎠), 광 조사시간(min), 광조사 주기(Hz)의 조건을 LED 콘트롤부(40)에서 조절하며 치아에 배열된 LED(30)도 치료가 필요한 치아의 해당부분에 설치된 LED(30)에만 선택적으로 온/오프(on/off) 또는 조도 조절하여 치료하는 것을 특징으로 하는 치과 질환의 광역동 치료를 위한 장치
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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