KR20190050188A

KR20190050188A - 상피세포를 유도하는 유도물질을 포함하는 인공수정체 및 이를 제조하는 방법

Info

Publication number: KR20190050188A
Application number: KR1020170145481A
Authority: KR
Inventors: 최병찬; 안두백
Original assignee: 에이티아이 주식회사
Priority date: 2017-11-02
Filing date: 2017-11-02
Publication date: 2019-05-10

Abstract

안구로부터 제1수정체가 취출되고, 제2수정체가 삽입되는 제1수정체가 제거된 공간 측으로 후낭에 대하여 형상인식부가 3차원 형상을 인식하고,인식된 3차원 형상을 제어부로 송신하고, 제어부로부터 후낭의 3차원 형상을 레이저 조사부에 송신하고, 제어부로부터 수신한 3차원 형상에 따라 레이저 조사부가 레이저를 조사하여, 후낭에 기 결정된 패턴을 형성하는, 패터닝 방법이 제공된다.

Description

상피세포를 유도하는 유도물질을 포함하는 인공수정체 및 이를 제조하는 방법{INTRAOCULAR INCLUDING SUBSTABCE INDUCING CELL AND MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 상피세포를 유도하는 유도물질을 포함하는 인공수정체 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

안구 속의 수정체가 굳어지거나 흐려지는 질환은 다양한 방법으로 치료되고 있다. 예를 들어, 백내장 질환의 치료는, 혼탁한 수정체를 제거하고 그 수정체의 기능을 대신할 수 있는 인공수정체를 삽입함으로써, 마취 없이 15 분간의 간단하면서도 안전하게 이루어진다. 2011년 국민건강보험공단에 따르면 백내장 수술을 받은 환자는 약 30 만 8000 명으로 보고되었다. 이러한 백내장 수술은 흔하고 안전한 수술이지만, 후발백내장이라는 합병증이 발생할 가능성이 있다. 이러한 후발백내장 합병증은 전체 백내장 수술 환자의 50% 가량에서 나타날 정도로 흔한 합병증으로, 인공수정체에 세포 확산이 이루어짐으로써, 다시 후낭이 혼탁해지는 것이다. 현재 후발백내장에 대하여 레이저 시술이 이루어지고 있으나, 이는 백내장 수술에 버금가는 시술 비용이 소요될 뿐만 아니라, 합병증으로 인공수정체의 손상, 염증, 안압 상승, 망막 박리 현상 등이 발생한다. 그러나, 백내장 수술 후 시력저하를 유발하는 흔한 합병증인 후발백내장에 대한 방지 기술이 부재하며, 발생 후 부작용을 동반하는 레이저 치료에 의존하고 있는 실정이다. 따라서, 이러한 후발백내장을 애초에 방지할 수 있는 기술에 대한 개발이 요구되고 있다.

대한민국 공개특허공보 제 2016-0040807 호 (2016. 04. 15)

본 발명의 일 실시예는 안구에 삽입되는 인공수정체에 패턴을 형성하여, 안질환을 유발하는 세포증식을 차단함으로써, 안질환 치료 후의 후발질환을 예방할 수 있는, 상피세포를 유도하는 유도물질을 포함하는 인공수정체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예는 안구에 삽입되는 인공수정체에 패턴을 형성하여 안질환을 유발하는 세포증식을 기 결정된 특정 방향으로 유도할 수 있도록, 안질환 치료 후의 후발질환을 예방할 수 있는 상피세포를 유도하는 유도물질을 포함하는 인공수정체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예는 인공수정체에 형성되는 패턴을 마이크로-미터 또는 나노-미터 단위의 패턴을 레이저를 통해 가공함으로써, 후낭에 정밀한 레이저 가공이 수행하기 위한 상피세포를 유도하는 유도물질을 포함하는 인공수정체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

제1수정체를 대채가능한 제2수정체의 3차원 형상을 포함하는 표면정보를 형상인식부를 통해 취득하고, 인식된 3차원 형상을 제어부로 송신하고, 제어부로부터 후낭의 3차원 형상이 레이저 조사부로 송신되고, 제어부로부터 수신한 3차원 형상에 따라 레이저 조사부가 레이저를 조사하여, 제2수정체에 기 결정된 패턴을 형성하고, 기 결정된 패턴의 적어도 일부에 상피세포를 유도하는 유도물질이 배치되되, 유도물질을 햅틱부 측의 패턴 또는 옵틱부 측의 패턴 중 하나 이상의 위치의 일부 또는 전부에 유도물질이 배치되도록 하는, 유도물질을 포함하는 인공수정체 제조방법이 제공된다.

그리고, 패턴은, 레이저에 의해 가공되고, 독립적으로 형성되는 요부 및 철부 중 하나 이상이 포함될 수 있다.

또한, 패턴은, 레이저에 의해 가공되고, 각각 연결되는 복수 개의 요부가 포함될 수 있다.

또한, 패턴은 후낭의 가장자리로부터 중앙으로 형성될 수 있다.

또한, 형상인식부는, 후낭의 XY 평면 상인 2차원의 왜곡 및 XY 평면으로부터 수직방향인 Z 방향의 왜곡을 포함한 3차원의 왜곡을 보정한 3차원 형상을 제어부로 송신할 수 있다.

또한, 레이저 조사부는, 레이저를 발생시키는 레이저 발생부; 레이저 발생부로부터 발생된 레이저가 통과되는 빔 익스펜더; 및 빔 조절부를 통과한 레이저가 전달되고, 제어부로부터 전달받은 Z 방향의 위치값에 대응되는 곳에 레이저 조사부가 위치되도록 하는 다이나믹 포커싱 모듈, 및 Z 방향으로부터 수직방향의 평면인 XY 평면의 위치값에 대응되는 곳에 레이저 조사부가 위치되도록 하는 스캔 헤드를 포함하는 빔 조절부;를 포함하는 유도물질을 포함할 수 있다.

또한, 빔 조절부는 레이저가 외측으로 조사되는 측에 위치되는 집광부를 더 포함할 수 있다.

또한, 레이저의 조사는, 나노초, 피코초 및 펨토초 중 하나의 단위로 조사되어 상기 기 결정된 패턴을 형성할 수 있다.

또한, 유도물질은 파이버 넥틴(FIBER NECTIN)일 수 있다.

광이 통과되는 원형의 옵틱부; 및 옵틱부로부터 연장되는 하나 이상의 햅틱부;를 포함하고, 햅틱부 및 옵틱부 중 적어도 일측에 요부 및 철부를 포함하는 요철부 형태의 패턴이 형성되고, 패턴은, 상피세포가 증식하는 방향을 형성하는 증식로로 기능하고, 증식로 상에 상피세포의 증식방향을 유도하는 유도물질이 배치되는, 유도물질을 포함하는 인공수정체가 제공된다.

그리고, 패턴은, 레이저에 의해 가공되고, 독립적으로 형성되는 요부가 하나 이상 포함될 수 있다.

또한, 패턴은, 레이저에 의해 가공되고, 각각 연결되는 복수 개의 요부 및 상기 철부가 포함될 수 있다

또한, 패턴은 상기 옵틱부의 가장자리로부터 중앙으로 형성될 수 있다.

또한, 유도물질은 파이버 넥틴(FIBER NECTIN)일 수 있다.

또한, 패턴은 상기 햅틱부 및 옵틱부에 형성되고, 유도 물질은 핵팁부 측의 패턴 또는 옵틱부 측의 패턴에 위치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예는 인공수정체에 패턴을 형성하여, 안질환을 유발하는 세포증식을 차단함으로써, 안질환 치료 후의 후발질환을 예방할 수 있는 상피세포를 유도하는 유도물질을 포함하는 인공수정체를 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예는 인공수정체에 패턴을 형성하여, 안질환을 유발하는 세포증식을 기 결정된 특정 방향으로 유도함으로써, 안질환 치료 후의 후발질환을 예방할 수 후낭 혼탁을 방지하기 위한 패터닝 장치 및 방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예는 인공수정체에 형성되는 패턴을 마이크로-미터 또는 나노-미터 단위의 레이저를 통해 가공함으로써, 가공 대상물에 정밀한 가공이 수행된 후낭 혼탁을 방지하기 위한 패터닝 장치 및 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 패터닝이 수행될 안구의 단면도,
도 2은 본 발명의 실시예에 따른 패터닝을 수행하기 전, 제1수정체를 취출하는 것을 나타낸 도면,
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 형상인식부가 제2수정체의 형상을 인식하는 과정을 나타내는 예를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 패터닝 방법을 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 패터닝 방법을 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 패터닝 방법을 나타낸 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 조사부에 의해 후낭에 패턴이 가공되는 것을 나타낸 도면,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴이 가공된 가공부를 나타낸 도면,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴의 요부의 깊이 및 폭을 나타낸 도면,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 상피세포를 유도하는 유도물질 삽입 장치가 시술하는 방법을 나타낸 도면
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 상피세포를 유도하는 유도 물질을 포함하는 인공수정체의 평면도

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.

본 발명에 따른 패터닝 장치는, 인공수정체 이식, 치과용 임플란트 이식, 정형외과용 임플란트 이식 등의 생체이식체 가공 과정에서 사용될 수 있다. 한편, 레이저 발생부 및 빔 조절부를 포함하여, 생체에 있어서 세포 정렬 및 이동 방향에 영향을 주는 마이크로 패턴과 나노 패턴 중 하나 이상의 패턴을 패터닝 할 수 있다. 이하에서는 인공수정체를 이식하는 과정에서 혼탁물을 조성하는 세포가 증식하는 방향을 차단하는 등의 제어를 하는 예로써, 본원발명을 설명하기로 한다.

우선, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공수정체를 제조하는 방법 및 시술 단계를 나타낸 도면으로서, 이를 참조하면, 재1수정체 취출, 제2수정체 표면정보 취득, 상기 표면정보를 제어부가 수신, 제어부에서 처리된 상기 표면정보가 레이저 조사부에 수신, 레이저 조사부에 의한 패턴 형성, 상기 패턴에 유도물질 삽입 및 안구에 제2수정체 삽입의 과정이 순차적으로 수행될 수 있다.

그리고, 본 발명에서 상피세포를 유도하는 유도물질을 삽입하는 이유 중 하나로, 혼탁물이 수정체로 증식하지 못하도록 하는 것이므로, 목적을 이루기 위해 패턴형성 단계 후에 패턴에 유도물질을 삽입할 수도 있으나 제1수정체 취출 단계 이후에 유도물질을 삽입할 수도 있다.

상기와 같은 내용을 수행하는 시술을 단계적으로 설명하기 위하여 도 1 내지 도 11을 통해 후술하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 패터닝 장치에 의해 패터닝이 수행될 안구(100)의 단면도이다.

도 1을 참조하면, 패터닝 장치에 의해 패턴이 가공될 안구(100)는 각막(140), 수정체(110), 진대(130), 홍체(150), 모양체(160) 및 유리체(120) 등을 포함할 수 있다. 여기서 수정체(110)는 광이 입사되면서 상이 ?p힘으로써 사물을 시각정보로 인지할 수 있도록 한다. 그러나, 경우에 따라 수정체(110)는 상피세포 증식 또는 혼탁물의 증식에 의해 광이 입사되는 부분이 혼탁해져 정상적인 시각정보를 인지하기 어려울 수 있다. 이러한 현상을 극복하고자 혼탁해진 수정체(110)를 인공적으로 대체할 수 있는데, 이 때 안구에 핵세포 또는 혼탁물을 증식시키는 상피세포가 잔류하여 수정체(110)를 인공적으로 대체한 후에도 증식한 혼탁물로 인해 정상적인 시각정보를 인지할 수 없게 된다.

따라서, 본원 발명은 상기 상피세포의 증식을 막기 위해 제2수정체(110; 20)의 일측에 레이저를 조사하여 상피세포가 증식하는 방향을 제어할 수 있는 패턴을 가공하도록 한다.

이하에서는, 수정체(110; 10)를 안구(100)에서 취출하는 단계부터 수정체(110; 20)에 패터닝하는 단계까지 설명하도록 하며, 후낭(도 2의 112)에 레이저 가공을 위한 장치의 구성도 함께 설명하도록 한다.

또한, 이하에서는 수정체(110; 10, 20)를 제1수정체(10) 및 제2수정체(20)로 기재하며, 제1수정체(10)는 교체 전 기존에 안구에 포함되는 수정체(110; 10)를 의미하고, 제2수정체(20)는 교체 후 안구에 새로 대체되는 수정체(110; 20)를 의미한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 패터닝을 수행하기 전, 제1수정체(10)를 취출하는 것을 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 제1수정체(10)는 안구(100)로부터 취출될 수 있다. 예를 들어, 안구(100)의 각막(140)이 일부 절개되면서 형성된 개구를 통해 취출기(10)가 삽입되고, 취출기(10)에 의해 수정체(110)는 제거될 수 있다. 상기 제거는 박리 및 흡입 등의 방법을 통해 안구(100)로부터 취출될 수 있다.

상기 제1수정체(10)가 취출되면, 안구(100)는 후낭(112)이 외측으로 노출될 수 있다.

상기 후낭(112)에 위치될 제2수정체(20)는 상피세포의 증식을 억제할 수 있도록 패턴 및 패턴에 위치되는 상피세포의 증식방향을 유도하는 유도물질을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 패턴을 제2수정체(20)에 형성하기 위해 제2수정체(20)는 레이저 가공이 될 수 있다. 제1수정체(10)를 대체할, 패턴에 포함된 유도물질이 마련되는 제2수정체(20)의 표면정보를 얻기 위해서는 표면형상을 인식하는 과정이 요구된다. 예를 들어, 3차원 스캔을 통하여 제2수정체(20)의 표면정보를 얻을 수 있다.

상기 제2수정체(20)의 표면정보는 제2수정체(20)에 조사될 레이저의 조사정보에 직접적인 배경정보가 될 수 있다. 이어서, 도 3을 참조하여, 상기 배경정보가 되는 제2수정체(20)의 표면정보를 얻는 형상인식 과정에 대하여 설명하도록 한다.

도 3을 참조하면, 형상인식부(200)는 보정부(210) 및 인식부(220)를 포함할 수 있다. 형상인식부(200)는 제2수정체(20)에 인접하여 인식파 또는 인식광(201)을 방출하여, 제2수정체(20)의 표면정보를 감지할 수 있다. 이 때, 제2수정체(20)에 대하여 형상인식부(200)의 초점거리가 3차원 방향으로 굴곡진 표면을 감지하고, 각 지점마다 다른 초점거리를 보상하기 위해 이동해야하므로, XY 평면 상의 왜곡보정뿐만 아니라 높이방향인 Z 축방향의 보정도 이루어질 수 있다.

또한, 렌즈형태일 수 있는 인식부(220)가 인식한 제2수정체(20)의 표면정보를 보정부(210)로 전달할 수 있다. 인식부(220)에서는 상기 표면정보를 인식하는 과정에서, 렌즈의 초점과 XY 평면인 2차원 평면을 기준으로 측정된 제2수정체(20)의 표면정보가 왜곡될 수 있다. 보정부(210)는 상기 왜곡된 정보를 보정함과 동시에 XY 평면으로부터 수직방향인 Z 축방향의 거리를 보정할 수 있다. 상기 Z 축방향은 높이 방향일 수 있다.

또한, 제2수정체(20)의 3차원 상의 형상을 인식하는 단계의 일예로서, (a)는 표면의 높이인 Z 축방향의 정보를 감지하는 것이고, (b)는 XY 평면 상의 왜곡을 보정하는 단계가 될 수 있다. (b) 단계를 보다 세밀화하여 정밀도를 증가시키기 위해 촘촘하게 설정된 상태가 (c)이고, (d)는 (a) 단계를 세밀게 설정한 상태이다. (c) 및 (d) 단계를 종합하여 XY 평면 상의 왜곡 및 Z 축방향의 왜곡을 보상하여 레이저를 토출하여 가공할 수 있는 레이저 조사부(300)를 이동시킬 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 패터닝 방법을 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 레이저 발생부(310)에서 생성된 레이저 빔은 빔 익스팬더(320)를 통과하여, 빔 조절부(330)로 전달된다. 빔 조절부(330)로 전달된 레이저 빔은 다이다믹 포커싱 모듈(331)에 의해 z축이 조절되고, 스캔 헤드(332)에 의해 x축 및 y축이 조절될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 패터닝 방법을 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, 3차원 가공대상체인 제2수정체(20)의 표면높이가 다른 x축 및 y축 필드(즉, 결상면)에 조사되는 레이저 빔의 사이즈는 동일할 수 있다. 집광부(50)의 집속 렌즈의 사양에 따라 스캐닝 가능한 x축 및 y축의 크기 결정되며, 이에 따라 z축의 범위가 결정될 수 있다. x축 및 y축의 스캐닝 범위(Field size)가 120mm x 120mm일 경우 z축 초점 범위(Focus Range in Z-direction)는 8mm일 수 있다. 또한, x축 및 y축의 스캐닝 범위가 180mm x 180mm일 경우 z축 초점 범위는 41mm일 수 있고, x축 및 y축의 스캐닝 범위가 300mm x 300mm일 경우 z축 초점 범위는 202mm일 수 있다. 즉, 제어부(도 8의 400)에 입력된 3차원 표면의 3차원 패턴 데이터에 따라서, 스캔 헤드(332)가 조절하는 x축 및 y축 좌표값에 대응되어 다이나믹 포커싱 모듈(331)이 z축을 조절할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 패터닝 방법을 나타낸 도면이다.

도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 3차원 가공대상체의 레이저 패터닝 장치는, 3차원 제2수정체(20)표면에 미세한 패터닝을 하기 위해 레이저 발생부(310), 빔 익스팬더(320), 빔 조절부(330), 집광부(350), 형상인식부(360) 및 제어부(400)를 포함할 수 있다.

레이저 발생부(310)는 패터닝을 위한 레이저 빔을 생성할 수 있다. 구체적으로, 레이저 발생부(310)는 펄스화된 레이저 소스(laser source)를 사용할 수 있다. 이로써, 레이저 발생부(310)는 나노초, 피코초, 또는 펨토초 중 하나의 레이저 빔을 발생시킬 수 있다. 이 중, 예를 들어, 펨토초 레이저 빔은 1~1000 펨토초의 펄스 지속시간(duration time)을 갖는 극초단파 레이저일 수 있다. 구체적으로, 레이저 발생부(310)는 펨토초 범위 내의 펄스 지속 시간을 갖는 펄스화된 레이저 빔을 생성할 수 있다. 여기서, 펄스 반복율은 두자리 kHz 범위 내지 최대 세자리 kHz 범위 내에 있거나, MHz 범위 내에 있을 수 있다. 레이저 빔의 파장은 적외선 영역에서부터 자외선 영역 내에 위치하는 레이저 파장 전부를 사용할 수 있다. 예를 들어, 자외선 파장, 그린 파장, 자외선 파장 등을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 3차원 가공대상체의 레이저 패터닝 장치는, 3차원 제2수정체(20)표면에 마이크로 단위에서 나노 단위의 폭과 깊이를 갖는 패턴을 패터닝 할 수 있다. 설계된 패턴 크기에 따라 레이저 파장을 변환하여 사용함으로써 다양한 패턴 크기를 실현할 수 있다. 예를 들어, 3차원 가공대상체가 생체의 일부인 제2수정체(20)인 경우, 10mm 이상(바람직하게는, 12mm) 직경 이상을 갖는 가공대상체의 표면 전체에 한번에 레이저 빔을 조사하여 수 마이크로 단위에서 나노 단위의 패턴을 생성할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 가공대상체의 레이저 패터닝 장치는, 레이저의 파장을 자외선 영역의 짧은 파장을 갖도록 변환시켜 사용함으로써 집광부(350)의 회절한계를 극복하고 나노 단위의 패턴을 구현할 수 있다.

레이저 발생부(310)에서 생성된 레이저 빔은, 펄스화된 펨토초 레이저 빔일 수 있으며, 빔 익스팬더(320) 및 빔 조절부(330)를 경유할 수 있다.

빔 익스팬더(320)는 레이저 발생부(310)에서 생성된 레이저 빔의 크기를 조절 할 수 있다. 구체적으로, 빔 익스팬더(320)는 레이저 빔을 확대 또는 축소시킬 수 있다. 또한, 빔 익스팬더(320)는 레이저 빔을 분산이나 집중이 적은 콜리메이트 빔(collimated beam)으로 생성시켜 줄 수 있다. 이로써, 레이저 발생부(310)에서 생성된 레이저 빔은 빔 익스팬더(320)를 경유하며 확대 또는 축소되어 크기 조절 되면서, 콜리메이트 빔으로 생성될 수 있다. 빔 익스팬더(320)에서 가공된 레이저 빔의 크기는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 가공대상체의 레이저 패터닝 장치의 마지막 단의 렌즈로 입사되는 레이저 빔의 크기일 수 있다. 빔 익스팬더(320)는 레이저 발생부(310)에서 생성된 레이저 빔의 직경을 변경하고, 변경된 레이저 빔을 출력할 수 있다. 빔 익스팬더는(320)는 수동 또는 자동으로 조절이 가능할 수 있다.

이 밖에도, 편광판, 반파장판, 스플리터, 필터, 셔터 등의 다양한 광학소자가 더 배치될 수 있다.

빔 조절부(330)는 3차원 가공대상체에 조사될 수 있는 레이저 빔의 초점 높이 및 초점 위치를 조절할 수 있다. 빔 조절부(330)는 다이나믹 포커싱 모듈(dynamic focusing module)(331) 및 스캔 헤드(scan head)(332)를 포함할 수 있다. 빔 조절부(330)의 다이나믹 포커싱 모듈(331)은 레이저 빔의 초점 높이를 조절할 수 있으며, 스캔 헤드(332)는 3차원 가공대상체인 제2수정체(20)의 표면을 따라 레이저 빔의 초점 위치를 조절할 수 있다.

다이나믹 포커싱 모듈(331)은 3차원 가공 데이터에 따라, 집광부(350)를 통과하는 레이저 빔의 초점 위치를 조절할 수 있다. 구체적으로, 다이나믹 포커싱 모듈(331)은 2개의 렌즈를 포함할 수 있다. 즉, 다이나믹 포커싱 모듈(331)은 제1 렌즈(미도시됨) 및 제2 렌즈(미도시됨)를 포함할 수 있다. 제1 렌즈와 제2 렌즈의 간격을 조절하여, 다이나믹 포커싱 모듈(331)을 통과한 레이저 빔의 발산, 수렴을 조절함으로써 집광부(350)를 통과한 레이저 빔의 초점을 조절할 수 있다.

다시 말해, 다이나믹 포커싱 모듈(331)은 빔 조절부(320)를 경유한 레이저 빔의 초점 높이, 즉 초점의 z축 위치를 조절할 수 있다. 다이나믹 포커싱 모듈(331)은 빔 익스팬더(320)를 경유한 레이저 빔의 수렴 및 발산을 조절하여 레이저 빔의 z축 위치, 즉 레이저 빔의 초점 높이를 조절할 수 있다.

다이나믹 포커싱 모듈(331)은 수평 왕복 이동을 하는 모터(미도시)의 구동에 의해, 스캔 헤드(332)로 발사되는 레이저 빔의 거리를 조절하여 조사할 수 있다. 예를 들어, 모터가 수평 왕복 이동을 할 경우, 다이나믹 포커싱 모듈(331)이 좌측으로 이동하게 되면, 레이저 빔의 초점이 3차원 표면으로부터 멀어지게 되므로, 레이저 빔이 z축 상에서 상측으로 이동할 수 있다. 따라서, 레이저 빔의 높이가 짧아질 수 있다. 반대로, 다이나믹 포커싱 모듈(331)이 우측으로 이동하게 되면, 레이저 빔이 제2수정체(20)의 표면으로 가까워지므로, 레이저 빔의 초점이 z축 상에서 하측으로 이동할 수 있다. 따라서, 레이저 빔의 높이가 길어질 수 있다. 따라서, 후낭의 표면에 입사되는 상기 레이저 빔의 초점 위치를 z축 방향으로 제어 할 수 있다.

다이나믹 포커싱 모듈(331)을 통해서, 제2수정체(20)표면의 3차원 형상의 높이를 따라 패터닝 할 수 있다. 예를 들어, 제2수정체(20)은 표면의 형상에 따라 곡형의 형상을 가지므로, 레이저 빔에 의하여 패턴이 패터닝되어야 하는 위치가 각각의 x축 및 y축에 따라 높이(즉, z축)가 다를 수 있다. 다이나믹 포커싱 모듈(331)을 통한 레이저 빔의 초점의 z축상 위치 조절은 각각의 x축 및 y축 좌표마다 다른 z축 위치에 대응하여 균일한 패터닝을 할 수 있다. 또한, 나노 크기에서 마이크로 크기의 선폭으로 패터닝을 할 수 있다. 다이나믹 포커싱 모듈(331)은 내부 광학계의 이동 또는 광학계에 포함된 렌즈 각각을 이동시킬 수 있다. 따라서, 레이저 빔의 높이를 실시간으로 고속제어가 가능하여 3차원 가공대상체 표면에서의 선폭의 균일성을 높이고, 생산성을 향상시킬 수 있다.

다이나믹 포커싱 모듈(331)에 의해 z축 초점위치가 조절된 상기 레이저 빔은 스캔 헤드(332)에 의해 x축 및 y축 초점위치가 조절될 수 있다.

스캔 헤드(332)는 제2수정체(20)의 x축 및 y축의 초점 위치를 조절할 수 있다. 스캔 헤드(332)는 x축 스캔미러(미도시됨) 및 y축 스캔미러(미도시됨)를 포함하여, 2차원적인 스캐닝을 할 수 있다. x축 스캔미러 및 y축 스캔미러를 통해 제2수정체(20)표면의 곡면을 따라 레이저 빔을 x축 및 y축 방향으로 미세하게 제어할 수 있다.

스캔 헤드(332)의 x축 스캔미러와 y축 스캔미러는 레이저 빔을 패터닝을 위한 방향으로 레이저 빔을 반사시켜 제2수정체(20)표면의 원하는 위치에 레이저 빔을 조사시킬 수 있다. x축 스캔미러와 y축 스캔미러는 갈바노미터(galvanometer)식으로 한 쌍의 스캔미러로 구성되고, 이 한 쌍의 스캔 미러들은 각각 x-y 평면을 가로지르는 축들 중의 하나의 방향으로 레이저 빔을 편향시킬 수 있다.

따라서, 상술한 바와 같이, 빔 조절부(330)는 상기 레이저 빔의 초점 높이 및 초점 위치를 조절할 수 있다. 레이저 빔은 빔 익스팬더(320)를 경유하면서 확대 또는 축소되어 크기 조절이 되고, 콜리메이트 빔으로 생성되어 제어된 방향으로 굴절될 수 있다. 빔 익스팬더(320)를 경유한 레이저 빔은 다이나믹 포커싱 모듈(331)에 의해 z축 초점위치가 조절되고, 스캔 헤드(332)에 의해 x, y 좌표가 조절되어 제2수정체(20)의 표면에 대응되도록 레이저 빔의 초점 위치가 조절될 수 있다.

빔 조절부(330)의 하부에는, 다이나믹 포커싱 모듈(331) 및 스캔 헤드(332)를 통과한 상기 펨토초 레이저 빔을 3차원 제2수정체(20)표면으로 집속하기 위한 집광부(350)가 배치될 수 있다.

집광부(350)는 레이저 빔을 집속시킬 수 있다. 집광부(350)는 빔 조절부(330)를 통과한 레이저 빔이 집광시켜서, 제2수정체(20)의 표면에 레이저 빔을 조사할 수 있다. 집광부(350)는 텔레센트릭 에프-세타 렌즈(telecentric F-theta lens) 또는 에프-세타 렌즈(F-theta lens)를 포함할 수 있다. 이로써, 마이크로 또는 나노 크기 단위의 미세 패턴을 가공할 수 있다.

이러한 구성들을 통해, 레이저 빔의 조사 위치, 초점 거리, 출력되는 레이저 빔의 펄스 파형, 조사 시간, 발산 특성, 비점 수차 등 다양한 파라미터 중 적어도 하나 이상을 조절할 수 있다.

형상인식부(200)는 3차원 가공대상체(1)의 형상을 인식할 수 있다. 형상인식부(200)는 레이저 조사부(300)로부터 조사되는 레이저의 경로와 다른 공간에 배치될 수 있다. 또한 형상인식부(200)는 다이나믹포커싱 모듈(331)과 스캔헤드(332)사이에 레이저 빔이 전달되는 경로 내에 배치될 수도 있다. 형상인식부(200)는 빛의 간섭현상을 통해 제2수정체(20)의 3차원 곡형 형상의 표면을 인식하고 도면으로 나타낼 수 있다. 굴절률을 이용하는 간섭계를 통해 제2수정체(20)의 형상 정보를 취득하여 제어부(70)로 전송할 수 있다.

나아가, 투명한 곡형의 3차원 가공대상체는 투명하기 때문에 높이 및 표면을 인식하기 어려운 문제점이 있었다. 따라서, 굴절율을 이용한 간섭계를 통해 가공대상체 표면의 3차원 정보를 취득하고, 취득된 정보와 제어부(400)에 입력되어 있는 도면을 매칭하여, 3차원 가공대상체의 특정점(예를 들어, 만곡 형상의 꼭지점)을 찾을 수 있다. 이를 따라서 레이저 빔을 조사하여 패터닝 가공할 위치를 파악할 수 있다. 형상인식부(200)를 통해, 다양한 표면 구조에 대해 유연하게 패터닝을 할 수 있다.

그리고, 형상인식부(200)는 광학 단층 촬영기(OCT; Optical Coherence Tomography)를 포함하여 3차원 가공대상체의 형상을 인식할 수도 있다. 예를 들어, 검사용 광원으로 레이저 빔을 사용하여 투명한 곡형을 갖는 3차원 가공대상체의 표면을 3차원적으로 스캐닝하여, 3차원 표면 형상의 좌표를 측정하고, 이 데이터를 기반으로 3차원 가공대상체 표면에 레이저 패터닝을 할 수 있다. 여기서, 레이저 패터닝하기 위한 레이저는 나노초, 피코초, 또는 펨토초 레이저 중 하나일 수 있음은 물론이다. 예를 들어, 레이저 빔의 파장은 100nm 초과 10000nm 이하, 반복률이 1Hz에서 수백 GHz를 갖는 레이저 빔일 수 있다.

또한, 이에 한정되지 않고 형상인식부(200)는 공초점 현미경(confocal microscope) 또는 이광자 현미경(two-photon microscope)를 포함하여 3차원 가공대상체의 형상을 인식할 수 있음은 물론이다. 여기서, 공초점 현미경은 공초점 원리를 이용한 현미경으로서, 이를 포함하는 형상인식부(200)는 레이저 빔에서 3차원 가공대상체의 초점과 맞지 않는 광은 제거하고 3차원 가공대상체의 초점과 일치하는 광만을 사용함으로써 3차원 가공대상체의 형상을 인식할 수 있다. 또한, 형상인식부(200)는, 이광자 흡수 현상을 이용한 이광자 현미경을 포함하여 3차원 가공대상체의 형상을 인식할 수 있다.

한편, 제어부(400)는 곡면을 가진 3차원 가공대상체의 표면에 패터닝을 하기 위해, 형상인식부에 의해 전달받은 표면정보를 입력하여, x축, y축, z축의 초점 위치 데이터를 추출할 수 있다. 이 데이터를 기반으로 x축 및 y축의 2차원 초점 위치 데이터는 스캔 헤드(332)가 제어할 수 있다. 또한, z축의 초점 위치 데이터는 다이나믹 포커싱 모듈(332)이 제어함으로써 3차원 패턴 데이터를 실시간으로 제어할 수 있다. 따라서, 인공수정체 표면에 마이크로 단위에서 나노 단위의 패턴 폭과 패턴 깊이를 갖는 미세 패턴을 제작할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 패터닝 장치는 레이저 간섭계, 공초점 현미경(confocal microscope), 이광자 현미경(two-photon microscope) 중 하나를 포함하여, 생체이식체, 예를 들어 투명한 곡면을 갖는 인공수정체의 3차원 표면 형상 정보를 추출할 수 있다. 이를 기반으로 3차원 가공대상체의 표면 상에 레이저 빔을 조사하여 마이크로 크기에서 나노 크기의 패턴 폭과 패턴 깊이를 제작할 수 있다. 물론, 레이저 패터닝하기 위한 레이저는 나노초, 피코초, 또는 펨토초 레이저 중 하나일 수 있다.

이로써, 3차원 가공대상체(1)의 표면에 레이저 패터닝시, 패턴 센터링 불량, 패턴 끊김 불량, 패턴 중첩 불량, 제품 표면 흠집 불량 등을 극복할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 조사부(300)에 의해 제2수정체(20)에 패턴이 가공되는 것을 나타낸 도면이고, 도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴이 가공된 가공부를 나타낸 도면이다..

도 7을 참조하면, 레이저 조사부(300, 300a)는 후낭(12)에 패턴을 가공하기 위해 레이저(301, 301a)를 조사할 수 있다. 레이저 가공은 원형의 제2수정체(20)에 가장자리에 형성될 수 있다. 상기 가장자리는 제1수정체(10)를 취출하고 난 후에 혼탁물을 형성하는 잔류 상피세포가 있는 지점을 의미하며, 예를 들면 제2수정체(20)의 가장자리가 되는 경우 평면측(Z 축방향)에서는 레이저 조사부(300)가 원형으로 이동될 수 있다. 조사되는 레이저는 제1수정체(10)가 취출될 시에 각막이 상방으로 개방되도록 절개되지 않을 경우 각막(140)을 레이저가 통과하여 제2수정체(20)에 도달할 수도 있다.

도 8을 참조하면, 레이저(301)에 의해 가공된 패턴(W)은 제2수정체(20)에 형성되되, 기 결정된 선폭, 선폭 간격 및 깊이의 요철의 형태로 형성될 수 있다. 상기 요철의 선폭 및 선폭의 간격은 예를 들어, 800nm가 될 수 있다. 깊이는 레이저(301)의 출력에 따라 결정될 수 있으나 요철의 철부 또는 요부의 형상이 유지될 수 있도록 가공될 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2수정체(20)의 측면측 도면을 나타낸 도면이다.

도 9는 참조하면, 제2수정체(20)는 원형의 옵틱부(22)와 옵틱부(22)로부터 연장된 햅틱부(21)를 포함하고, 사각형의 홈 또는 삼각형의 요부 등의 형태로 형성되는 요철 형의 패턴(W)이 각각에 형성될 수 있다. 상기 형성된 패턴(W) 상에 유도물질(21A)이 삽입, 점착 및 도포 등의 방법으로 공급될 수 있다. 여기서, 패턴(W)의 적어도 일부에 상피세포를 유도하는 유도물질이 배치되되, 유도물질을 햅틱부 측의 패턴 또는 옵틱부 측의 패턴 중 하나 이상의 위치에 배치될 수 있다. 이 때, 유도물질은 햅틱부 측의 패턴 및/또는 옵틱부 측의 패턴 일부 또는 전부에 배치될 수 있다. 여기서, 유도물질(21A)은 파이버 넥틴(FIBER NECTIN)을 포함하는 물질일 수 있다.

그리고, 원형의 옵틱부(22)에 패턴(W)이 형성된 경우에는 원심으로부터 거리가 먼 가장자리에 인접하여 형성될 수 있다. 패턴(W)을 따라 증식하는 상피세포가 수정체(110)의 중심부 측으로 증식하면 시야에서 혼탁물을 느낄 수 있으므로, 이를 방지하기 위해 옵틱부(22)의 가장자리에 인접한 위치에 패턴(W)이 형성되고 상기 패턴(W) 상에 유도물질(21A)이 위치될 수 있다.

또한, 패턴(W)은 하나 이상으로 형성될 수 있으며, 다수 개의 패턴(W)이 형성될 때, 서로 패턴(W) 간의 연결없이 각각의 패턴(W)이 독립적으로 형성되거나, 각각의 패턴(W)이 서로를 연결시키는 패턴(W)에 의해 서로 연결될 수도 있다. 이러한 패턴의 형상은 상기 상피세포의 증식에 의해 혼탁물이 점차 제2수정체(20)측으로 번져가는 것을 방지하기 위해 상피세포의 증식 방향을 결정하기 위한 구조일 수 있다.

이러한 패턴(W)은 상피세포의 증식방향을 결정하는 “증식로”로서, 상피세포 증식의 차단 및 이동방향을 결정할 수 있다. 아래의 도 11에서 패턴(W)의 깊이 및 폭의 예시를 통해 패턴(W)을 설명하도록 한다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴(W)의 요부의 깊이 및 폭을 나타낸 도면이다.

도 10을 참조하면, 패턴(W)에 포함되는 요부는 폭이 83μm 내지 228 μm가 될 수 있고, 요부의 깊이는 70μm 내지 223μm가 될 수 있다.

그리고, 패턴의 단면형상은 기 결정된 형상일 수 있고, RIDGE, GROOVE, DEPTH에 따라 변경가능하다.

또한, 패턴의 평면측 형상은 원형, 빗살형, 원호 및 나노표면 중 하나 이상을 포함하는 형상일 수 있다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 상피세포를 유도하는 유도물질을 포함하는 인공수정체(20)이다.

도 12를 참조하면, 인공수정체(20; 제2수정체)는 햅틱부(21) 및 옵틱부(22)를 포함하고, 햅틱부에는 패턴(W)이 형성된다. 상기 패턴(W)은 앞서 상술한 바와 같은 과정에 의해 형성될 수 있다. 즉, 도 11에서 언급한 패턴(W)의 형상이 채용될 수 있다.

또한, 패턴은 햅틱부 및 옵틱부 중 하나 이상의 위치에 형성될 수 있고, 햅틱부 및 옵틱부 모두에 위치한 경우에는 유도물질이 그 중 하나의 위치 또는 모두에 위치될 수 있다. 이는 선택적으로 결정될 수 있다.

이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

1 : 취출기
10 : 제1수정체
20 : 제2수정체
21 : 햅틱부
21A, 22A : 유도물질
22 : 옵틱부
100 : 안구
110 : 수정체
111 : 삽입부
112 : 후낭
120 : 유리체
130 : 진대
140 : 각막
150 : 홍체
160 : 모양체
170 : 동공
200 : 형상인식부
201 : 인식파
210 : 인식부
220 : 보정부
300 : 레이저 조사부
301 : 레이저
310 : 레이저 발생부
320 : 빔 익스펜더
330 : 빔 조절부
331 : 다이나믹 포커스 모듈
332 : 스캔 헤드
350 : 집광부
400 : 제어부
W : 패턴
W1 : 제1패턴
W2 : 제2패턴

Claims

제1수정체를 대체가능하고, 광이 통과되는 원형의 옵틱부 및 상기 옵틱부로부터 연장되는 하나 이상의 햅틱부를 포함하는 제2수정체의, 3차원 형상을 포함하는 표면정보를 형상인식부를 통해 취득하고,
인식된 상기 3차원 형상을 제어부로 송신하고,
상기 제어부로부터 상기 후낭의 상기 3차원 형상이 레이저 조사부로 송신되고,
상기 제어부로부터 수신한 상기 3차원 형상에 따라 레이저 조사부가 레이저를 조사하여, 상기 제2수정체에 기 결정된 패턴을 형성하고,
상기 기 결정된 패턴의 적어도 일부에 상피세포를 유도하는 유도물질이 배치되되, 상기 유도물질을 상기 햅틱부 측의 상기 패턴 또는 상기 옵틱부 측의 상기 패턴 중 하나 이상의 위치의 일부 또는 전부에 상기 유도물질이 배치되도록 하는, 유도물질을 포함하는 인공수정체 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 패턴은,
상기 레이저에 의해 가공되고, 독립적으로 형성되는 요부 및 철부 중 하나 이상이 포함되는, 유도물질을 포함하는 인공수정체 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 패턴은,
상기 레이저에 의해 가공되고, 각각 연결되는 복수 개의 요부가 포함되는, 유도물질을 포함하는 인공수정체 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 패턴은 상기 후낭의 가장자리로부터 중앙으로 형성되는, 유도물질을 포함하는 인공수정체 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 형상인식부는,
상기 후낭의 XY 평면 상인 2차원의 왜곡 및 상기 XY 평면으로부터 수직방향인 Z 방향의 왜곡을 포함한 3차원의 왜곡을 보정한 상기 3차원 형상을 상기 제어부로 송신하는, 유도물질을 포함하는 인공수정체 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 레이저 조사부는,
상기 레이저를 발생시키는 레이저 발생부;
상기 레이저 발생부로부터 발생된 상기 레이저가 통과되는 빔 익스펜더; 및
상기 빔 조절부를 통과한 상기 레이저가 전달되고, 상기 제어부로부터 전달받은 Z 방향의 위치값에 대응되는 곳에 상기 레이저 조사부가 위치되도록 하는 다이나믹 포커싱 모듈, 및 상기 Z 방향으로부터 수직방향의 평면인 XY 평면의 위치값에 대응되는 곳에 상기 레이저 조사부가 위치되도록 하는 스캔 헤드를 포함하는 빔 조절부;를 포함하는 유도물질을 포함하는 인공수정체 제조방법.
청구항 6에 있어서,
상기 빔 조절부는 레이저가 외측으로 조사되는 측에 위치되는 집광부를 더 포함하는, 유도물질을 포함하는 인공수정체 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 레이저의 조사는,
나노초, 피코초 및 펨토초 중 하나의 단위로 조사되어 상기 기 결정된 패턴을 형성하는, 유도물질을 포함하는 인공수정체 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 유도물질은 파이버 넥틴(FIBER NECTIN)인, 유도물질을 포함하는 인공수정체 제조방법.
광이 통과되는 원형의 옵틱부; 및
상기 옵틱부로부터 연장되는 하나 이상의 햅틱부;를 포함하고,
상기 햅틱부 및 상기 옵틱부 중 적어도 일측에 요부 및 철부를 포함하는 요철부 형태의 패턴이 형성되고,
상기 패턴은,
상피세포가 증식하는 방향을 형성하는 증식로로 기능하고, 상기 증식로 상에 상기 상피세포의 증식방향을 유도하는 유도물질이 배치되는, 유도물질을 포함하는 인공수정체.
청구항 10에 있어서,
상기 패턴은,
상기 레이저에 의해 가공되고, 독립적으로 형성되는 상기 요부가 하나 이상 포함되는, 유도물질을 포함하는 인공수정체.
청구항 10에 있어서,
상기 패턴은,
상기 레이저에 의해 가공되고, 각각 연결되는 복수 개의 상기 요부 및 상기 철부가 포함되는, 유도물질을 포함하는 인공수정체.
청구항 10에 있어서,
상기 패턴은 상기 옵틱부의 가장자리로부터 중앙으로 형성되는, 유도물질을 포함하는 인공수정체.
청구항 10에 있어서,
상기 유도물질은 파이버 넥틴(FIBER NECTIN)인, 유도물질을 포함하는 인공수정체.
청구항 10에 있어서,
상기 패턴은 상기 햅틱부 및 상기 옵틱부에 형성되고,
상기 유도 물질은 상기 핵팁부 측의 상기 패턴 또는 상기 옵틱부 측의 상기 패턴에 위치되는, 유도물질을 포함하는 인공수정체.