KR20200004226A - 의료용 광 발산 임플란트 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 의료용 광 발산 임플란트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자체적으로 의료용 광을 발산하여 임플란트 시술 후 빠른 회복을 유도할 수 있는 기능성 임플란트에 관한 것으로, 생체에 고정될 수 있고, 내부에 공간을 포함하는 소켓, 상기 소켓과 결합해 상기 소켓을 밀폐시키는 크라운을 포함하는 임플란트에 있어서, 상기 소켓은 빛이 투과할 수 있고, 결합된 상기 소켓 및 상기 크라운의 내부 공간에 포함되고 빛을 발산할 수 있는 광원부를 포함하는 구성을 개시한다.
Description
본 발명은 의료용 광 발산 임플란트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자체적으로 의료용 광을 발산하여 임플란트 시술 후 빠른 회복을 유도할 수 있는 기능성 임플란트에 관한 것이다.
의료용 레이저 조사기는 저출력 레이저 (low level laser), 냉레이저 (cold laser), 연레이저 (soft laser), 광생조절 (photobiomodulation), 광생자극 (photobiostimulation), 광자극기 (photostimulation) 등의 여러 가지 다른 이름으로도 불리워진다.
1967년 헝가리 부다페스트의 세멜바이스(Semmelweis) 대학의 Endre Mester가 694 nm의 저출력 레이저가 암을 유발하는지에 대한 실험도중 암은 유발하지 않지만 쥐의 털의 성장을 촉진하는 효과를 발견함으로 임상적인 이용이 시작되었으며 이 실험은 레이저에 의한 생체자극을 나타낸 최초의 보고가 되었다. 또한 그는 잘 낫지 않는 피부궤양 환자들을 치료하기 위해 레이저 조사기를 사용하였으며, 그 이후 여러 연구진들에 의해 레이저와 LED (Light Emitting diode)와 같은 다양한 광원을 이용한 많은 연구들이 진행되었고, 최근까지 물리치료의 일환으로 주로 사용되고 있었다. 그는 롱펄스 루비레이저, 헬륨네온 레이저, 아르곤 레이저 등을 이용해서 여러 실험들을 진행했는데, 복수 종양세포, 모발증식, 골수 헤모글로빈 합성, 섬유모세포의 DNA/RNA 합성, 상처치유 등을 보고하였으며 대체적으로 저출력은 증진하는 효과를 고출력은 억제하는 효과를 관찰하였는데, 이는 일반적인 의료용레이저조사기에서 나타나는 이중봉 용량-효과 곡선과 일맥상통한다고 할 수 있다.
1980년대 중반에는 Abergel, Castro등의 미국과학자들도 연구에 뛰어들기 시작했으며, 헬륨네온이나 반도체 레이저 등을 이용하여 열생성이나 세포손상없이 섬유모세포에서 콜라겐 생성에 관한 연구를 시행하였다. 하지만 이러한 간헐적인 연구 결과의 발견에도 불구하고 미국을 비롯한 많은 다른 나라에서의 연구는 부진했는데, 그 이유는 첫째, 레이저 이외에도 다양한 광원으로도 이러한 효과를 관찰할 수 있었고, 여러 가지 파라미터(파장, 출력, 파형, 조사시간 등의 변수에 따라서 결과가 너무 다양하게 나왔기 때문이다. 뿐만아니라 온도와 같은 쉽게 측정할 수 있는 즉각적인 조직의 변화가 나타나지 않아서 객관적인 효과를 측정하기 위한 조절된 시험이 쉽지 않았지 때문이다. 이러한 이유로 의료인보다는 비의료인에 의해서 많이 사용되고 근거중심의학, 특히 미국을 중심으로 하는 선진국에서는 점점 멀어지는 모습을 보였다. 하지만 최근에 주된 발색단을 찾아내고 기초적인 원리에 대한 많은 이론들이 나옴에 따라 기존의 통증치료를 벗어난 다른 여러 가지 적응증 들을 찾아내고 그 효과를 증명하고 있으며 레이저 수술기에 비해 비교적 저출력으로 안전하게 사용할 수 있어서 앞으로 점점 더 그 사용이 늘어날 가능성이 높다.
최근 치과 치료에 있어서도 레이저를 이용한 치료가 시행되고 있으나 치과에서 진료 받는 시간 외에는 레이저를 이용한 치료를 기대할 수 없으며, 당연하게도 치료 효과를 기대할 수 있는 시간이 짧기 때문에 치료의 효율성도 낮은 실정이다.
따라서, 본 발명의 목적은 치과에서 치료받는 시간 외에도 일상 생활 중에서 레이저에 의한 치료 효과를 발생시킬 수 있는 의료용 광 발산 임플란트를 제공하는데 있다.
상기한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 의료용 광 발산 임플란트는 생체에 고정될 수 있고, 내부에 공간을 포함하는 소켓, 상기 소켓과 결합해 상기 소켓을 밀폐시키는 크라운을 포함하는 임플란트에 있어서, 상기 소켓은 빛이 투과할 수 있고, 결합된 상기 소켓 및 상기 크라운의 내부 공간에 포함되고 빛을 발산할 수 있는 광원부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 소켓은, 상기 소켓의 내부와 외부를 관통하는 적어도 하나이상의 관통구를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 관통구는 복수로 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 관통구를 통해 상기 소켓 내부로 외부 물질이 유입되는 것을 방지하고 광투과성 재질인 차단막을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 소켓은 적어도 일부분이 광투과성 재질로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 소켓은 전체가 광투과성 재질일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 광투과성 소재는 유리, 세라믹 및 플라스틱을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 소켓과 상기 크라운을 고정 및 연결하는 지대주를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 광원부는, 의료용 광을 발산하는 광원, 전기 에너지를 생산하는 전원부 및 상기 전원부에서 생산한 전기 에너지를 상기 광원에 공급하는 전선부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 전원부는 압전소자를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 전원부는 사용자의 저작운동 시 상기 압전소자에 가해지는 압력으로 전기 에너지를 생산할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 광원은 LED 소자를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 LED 소자는, 출력이 3000 mw 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 LED 소자는 발산하는 빛의 파장이 600~700nm일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 LED 소자는 발산하는 빛의 파장이 780~950nm일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 LED 소자는, 발산하는 빛의 광량이 2.5 ~ 4.5 (104J/m2)일 수 있다.
본 발명에 따르면, 치과에서 치료가 끝난 이후에도 환자의 일상생활에 있어서 의료용 레이저에 의한 치료 효과를 발생시키는 임플란트를 제공할 수 있다.
또한, 레이저를 발생시키기 위한 별도의 에너지 공급이 필요 없이 지속적으로 레이저를 발생시킬 수 있는 임플란트를 제공할 수 있다.
또한, 레이저에 의한 치료시간을 최대화 할 수 있고 일상생활을 지속하는 것 만으로도 향상된 치료효과를 낼 수 있어 환자의 불편함을 방지하고 치료 시간을 단축할 수 있다.
한편, 본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 효과들이 포함될 수 있다.
도 1은 본 일반적인 임플란트의 일 예시이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 의료용 광 발산 임플란트의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 의료용 광 발산 임플란트에 포함되는 소켓의 일 예시이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 의료용 광 발산 임플란트에 포함되는 소켓의 일 예시이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 의료용 광 발산 임플란트에 포함되는 소켓의 일 예시이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 의료용 광 발산 임플란트에 포함되는 광원부의 일 예시이다.
도 7 및 도 8은 광량에 따른 세포 회복 효과의 차이를 도시한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 의료용 광 발산 임플란트의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 의료용 광 발산 임플란트에 포함되는 소켓의 일 예시이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 의료용 광 발산 임플란트에 포함되는 소켓의 일 예시이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 의료용 광 발산 임플란트에 포함되는 소켓의 일 예시이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 의료용 광 발산 임플란트에 포함되는 광원부의 일 예시이다.
도 7 및 도 8은 광량에 따른 세포 회복 효과의 차이를 도시한 그래프이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 '비정렬 격자 볼륨 렌더링 방법 및 장치'를 상세하게 설명한다. 설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 당업자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로 이에 의해 본 발명이 한정되지 않는다. 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.
한편, 이하에서 표현되는 각 구성부는 본 발명을 구현하기 위한 예일 뿐이다. 따라서, 본 발명의 다른 구현에서는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다른 구성부가 사용될 수 있다.
또한, 각 구성부는 순전히 하드웨어 또는 소프트웨어의 구성만으로 구현될 수도 있지만, 동일 기능을 수행하는 다양한 하드웨어 및 소프트웨어 구성들의 조합으로 구현될 수도 있다. 또한, 하나의 하드웨어 또는 소프트웨어에 의해 둘 이상의 구성부들이 함께 구현될 수도 있다.
또한, 어떤 구성요소들을 '포함'한다는 표현은, '개방형'의 표현으로서 해당 구성요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭할 뿐이며, 추가적인 구성요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
도 1은 본 일반적인 임플란트의 일 예시이다.
도 1을 참조하면, 일반적인 임플란트는 크라운(101), 지대주(102) 및 픽스쳐(103)를 포함할 수 있다.
상기 크라운(101)은 상기 지대주(102) 또는 상기 픽스쳐(103)와 결합하여 생체에 고정될 수 있다. 상기 생체는 생체의 골격 또는 뼈를 포함할 수 있고, 뼈에 한정되지 않고 생체 내부의 일부를 모두 포함할 수 있다. 상기 크라운(101)은 상기 지대주(102) 또는 상기 픽스쳐(103)를 덮어 외부와 차단시키고 밀봉시킬 수 있다. 상기 크라운(101), 지대주(102) 및 픽스쳐(103) 결합체는 생체에서 생체의 일부로 기능할 수 있다. 상기 생체의 일부는 골격, 뼈를 포함할 수 있고, 상기 크라운(101)은 상기 지대주(102) 또는 픽스쳐(103)와 접착제로 결합되거나 나사 결합될 수 있다.
상기 픽스쳐(103)는 생체에 고정될 수 있다. 상기 생체는 생체의 골격 또는 뼈를 포함할 수 있고, 뼈에 한정되지 않고 생체 내부의 일부를 모두 포함할 수 있다. 상기 픽스쳐(103)는 생체에 접착제로 결합되거나 나사 결합하여 고정될 수 있다.
상기 지대주(102)는 상기 크라운(101)과 상기 픽스쳐(103)를 연결시키고 고정시킬 수 있다. 상기 지대주(102)가 생체에 고정된 상기 픽스쳐(103)와 결합해 고정되고, 상기 크라운(101)과 결합해 고정시켜 임플란트가 일체로서 고정되고 치아로서 기능할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 의료용 광 발산 임플란트의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 의료용 광 발산 임플란트는 소켓(201), 크라운(202), 지대주(203) 및 광원부(204) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 소켓(201)은 생체에 고정될 수 있다. 상기 생체는 생체의 골격 또는 뼈를 포함할 수 있고, 뼈에 한정되지 않고 생체 내부의 일부를 모두 포함할 수 있다. 상기 소켓(201)은 생체에 접착제를 이용하여 결합 및 고정될 수 있다. 상기 소켓(201)은 생체에 나사 결합하여 결합 및 고정될 수 있다. 상기 나사 결합은 생체에 나사가 결합할 수 있는 너트와 같은 나선형 홈이 형성되어 있는 경우 상기 소켓(201)이 나사와 같이 회전하여 삽입 및 결합될 수 있다. 상기 소켓(201)은 생체와 결합 후 상기 생체가 회복함에 따라 더 강하게 결합되고 고정될 수 있다. 상기 소켓(201)은 내부에서 발생한 빛이 통과할 수 있다. 상기 소켓(201)은 내부에서 발생한 빛이 통과해 피부, 근육, 신경 또는 뼈 등을 포함하는 생체 조직에 조사될 수 있다. 상기 소켓(201)은 상기 크라운(202), 상기 지대주(203) 및 상기 광원부(204)와 결합하여 고정될 수 있다.
상기 소켓(201)은 내부에 빈 공간을 포함할 수 있다. 상기 소켓(201)은 내부에 상기 광원부(204)와 지대주(203) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 소켓(201)은 내부 일부에 홈이 파여진 형태로 빈 공간을 포함할 수 있다.
상기 크라운(202)은 상기 소켓(201), 지대주(203) 및 광원부(204)와 결합하여 고정될 수 있다. 상기 크라운(202)은 상기 소켓(201) 또는 상기 지대주(203)와 결합하여 임플란트 내부를 외부와 차폐시키고 밀봉할 수 있다. 상기 크라운(202)은 상기 소켓(201)과 결합해 임플란트 내부를 외부와 차폐시키고 밀봉할 수 있다. 상기 크라운(202)은 금속 또는 세라믹 소재로 구성될 수 있다. 상기 크라운(202)은 금(Au) 소재로 구성될 수 있고, 이에 한정되지 않고 치아 보철로 사용될 수 있는 소재와 같이 생체에 악영향을 미치지 않는 소재라면 한정 없이 구성될 수 있다.
상기 크라운(202)은 제거된 생체 일부와 같은 형태를 가질 수 있다. 상기 크라운(202)은 사용자의 생체 일부 중 제거된 부분을 본뜬 형태를 가질 수 있다. 상기 크라운(202)은 사용자의 생체 일부 중 대체하려는 부분을 본 뜬 형태를 가질 수 있다.
상기 크라운(202)은 내부에 빈 공간을 포함할 수 있다. 상기 크라운(202)은 내부에 상기 지대주(203) 및 상기 광원부(204)를 포함할 수 있다. 상기 크라운(202)은 내부 일부에 홈이 파여진 형태로 빈 공간을 포함할 수 있다.
상기 지대주(203)는 상기 소켓(201)과 상기 크라운(202)을 시킬 수 있다. 상기 지대주(203)는 상기 소켓(201) 및 상기 크라운(202)과 개별적으로 결합하여 양자를 연결하고 고정시킬 수 있다. 상기 지대주(203)는 상기 소켓(201)과 접착제로 결합 및 고정될 수 있다. 상기 지대주(203)는 상기 소켓(201)과 나사 결합하여 결합 및 고정될 수 있다. 상기 지대주(203)는 내부에 빈 공간을 포함할 수 있다. 상기 지대주(203)는 내부에 관통구를 포함할 수 있다. 상기 지대주(203)는 내부의 빈공간 또는 관통구에 상기 광원부(204)를 포함할 수 있다.
상기 광원부(204)는 임플란트 내부에 포함될 수 있다. 상기 광원부(204)는 상기 소켓(201), 상기 크라운(202) 및 상기 지대주(203)와 결합하여 고정될 수 있다. 상기 광원부(204)는 빛을 발산할 수 있다. 상기 광원부(204)가 발산하는 빛은 단색광을 포함할 수 있다. 상기 광원부(204)가 발산하는 빛은 레이저를 포함할 수 있다. 상기 광원부(204)가 발산하는 레이저는 레이저의 3대 특성(단색성 (monochromaticity), 집광성 (collimation), 간섭성 (coherent))을 가지는 광원을 포함할 수 있다. 상기 광원부(204)는 다파장의 광선을 발산할 수 있다. 상기 광원부(204)는 조직의 손상이 없는 빛을 발산할 수 있다. 상기 광원부(204)는 발열 반응이 없는 저출력 레이저를 발산할 수 있다. 상기 광원부(204)는 롱펄스 루비레이저, 헬륨네온 레이저, 아르곤 레이저 등의 광원을 포함할 수 있다. 상기 광원부(204)는 복수 종양세포, 모발증식, 골수 헤모글로빈 합성, 섬유모세포의 DNA/RNA 합성, 상처치유 등의 효과를 가질 수 있다. 상기 광원부(204)는 저출력 레이이저를 발산할 수 있다. 상기 광원부(204)는 조직의 온도가 43.5도 이하로 유지되도록 할 수 있다. 상기 광원부(204)는 조직의 온도가 40~42도로 유지되도록 할 수 있다. 상기 광원부(204)는 조직의 온도가 39도 이하로 유지되도록 할 수 있다. 상기 광원부(204)가 발산하는 빛은 온도 상승을 시키지 않는 냉레이저(cold laser), 조직의 손상이 발생하지 않는 연레이저(soft laser), 를 포함할 수 있고, 광생조절(photobiomodulation), 광생자극(photobiostimulation)이 가능한 빛을 포함할 수 있고, 레이저나 LED와 같은 광원을 따로 구분하지 않고 빛에 의한 조직들의 화학적인 변화(광화학효과, photochemical effect)를 발생시킬 수 있는 광원을 포함할 수 있다. 상기 광원부(204)는 상기 소켓(201)과 상기 크라운(202)이 결합한 내부에 포함되어 상기 지대주(203)의 역할을 수행하면서 빛을 발산할 수 있다.
상기 광원부(204)에서 발생한 빛은 레이저가 조직에서 반응을 일으키기 위해서 발색단(chromophore)이 레이저의 광자를 흡수한 다음 일련의 반응을 일으키는 것일 수 있다. 미토콘드리아에 있는 cytochrome C oxidase (COX)가 그 레이저 광자를 흡수해 반응을 일으킬 수 있다. 상기 COX가 레이저를 흡수하면 1차 변화로 호흡회로에서의 전자전달이 활성화되고, 산화질소(nitric oxide, NO)의 생성이 증가되며, 활성산소(reactive oxygen species, ROS)의 생성을 조절하고, 또한 주변에도 약한 열을 전달하게 된다. 이러한 1차 변화에 따른 2차 변화가 발생하게 되는데, 그 결과로 DNA, RNA합성이 증가하고, ATP(adenosine triphosphate)의 생성이 증가하고, 여러 가지 전사인자들을 유도하여 세포의 증식과 이동에 영향을 주고, 여러 사이토카인, 성장인자, 염증매개 물질들의 발현 조절, 조직의 산소포화도 증가의 결과를 가져올 수 있다. 또한 저출력 레이저에 의해 생성된 산화질소는 혈관확장을 유도하며, 생성된 활성산고와 함께 NF-kB/AP-1 경로를 거쳐서 세포의 증식을 유도하고 각종 성장인자의 생성을 촉진시킬 수 있다.
상기 광원부(204)는 적색광과 근적외선(near infrared, NIR)영역으로 600-1200nm의 파장을 가지는 빛을 발산할 수 있다. 600nm 이하의 파장대에서는 헤모글로빈과 멜라닌에서 흡수가 많이 되어 원하는 발색단이 아닌 다른 곳에 더 많은 에너지가 가게 되고, 1200nm 보다 큰 파장대에서는 물에 대한 흡수도가 급격히 커져서 치료에 필요한 충분한 깊이를 확보하지 못하는 문제가 발생하기 때문이다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 광원부(204)는 600-950nm의 영역의 파장을 가지는 빛을 발산할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 광원부(204)는 얕은 조직의 치료를 위해서는 600-700nm의 영역의 빛을 발산할 수 있고, 심부치료를 위해서는 780-950nm의 영역의 빛을 발산할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 광원부(204)는 4가지 피크(613.5-623.5 nm, 667.5-683.7 nm, 750.7-772.3 nm, 812.5-846.0 nm)의 파장을 가지는 빛을 발산할 수 있다.
상기 광원부(204)는 상기 소켓(201), 크라운(202) 및 지대주(203) 내부에 포함될 수 있고, 상기 소켓(201), 크라운(202) 및 지대주(203)와 밀착하여 고정될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 의료용 광 발산 임플란트에 포함되는 소켓의 일 예시이다.
도 3을 참조하면, 의료용 광 발산 임플란트의 소켓(310)은 관통구(311) 및 차단막(312)을 포함할 수 있다.
상기 소켓(310)은 생체에 고정될 수 있다. 상기 생체는 생체의 골격 또는 뼈를 포함할 수 있고, 뼈에 한정되지 않고 생체 내부의 일부를 모두 포함할 수 있다. 상기 소켓(310)은 생체에 접착제를 이용하여 결합 및 고정될 수 있다. 상기 소켓(310)은 생체에 나사 결합하여 결합 및 고정될 수 있다. 상기 나사 결합은 생체에 나사가 결합할 수 있는 너트와 같은 나선형 홈이 형성되어 있는 경우 상기 소켓(310)이 나사와 같이 회전하여 삽입 및 결합될 수 있다. 상기 소켓(310)은 생체와 결합 후 상기 생체가 회복함에 따라 더 강하게 결합되고 고정될 수 있다. 상기 소켓(310)은 내부에서 발생한 빛이 통과할 수 있다. 상기 소켓(310)은 내부에서 발생한 빛이 통과해 피부, 근육, 신경 또는 뼈 등을 포함하는 생체 조직에 조사될 수 있다. 상기 소켓(310)은 상기 크라운(202), 상기 지대주(203) 및 상기 광원부(204)와 결합하여 고정될 수 있다. 상기 소켓(310)은 금속 소재 또는 세라믹 소재로 구성될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 소켓(310)은 타이타늄(Ti) 또는 타이타튬 합금 소재로 구성될 수 있다.
상기 관통구(311)는 상기 소켓(310)의 내부와 외부를 잇는 관통구일 수 있다. 상기 관통구(311)는 상기 소켓(310)의 내부에 발산되는 빛이 투과해 세포 또는 조직에 조사되도록 할 수 있다. 상기 관통구(311)는 단수로 포함될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 관통구(311)는 상기 소켓(310)의 하부 반구가 제거된 형태로 형성될 수 있다. 즉 상기 소켓(310)의 내부공간이 관통구로 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 관통구(311)는 복수로 포함될 수 있다. 상기 관통구(311)는 상기 소켓(310)의 옆면에 단수 또는 복수로 형성 또는 포함될 수 있다. 상기 관통구(311)는 상기 소켓(310)의 옆면에 복수로 포함되어 상기 소켓(310) 내부에서 발생한 빛이 통과하여 세포 또는 조직에 도달하도록 할 수 있다.
상기 차단막(312)은 상기 소켓(310) 내부로 외부 물질이 들어오는 것을 막을 수 있다. 상기 차단막(312)은 상기 소켓(310) 내부에 포함될 수 있다. 상기 차단막(312)은 상기 소켓(310) 내부면과 결합 및 고정될 수 있다. 상기 차단막(312)은 상기 소켓(310)의 내부에 발생한 빛이 통과해 상기 소켓(310) 외부에 조사될 수 있도록 하고, 외부 물질이 상기 소켓(310) 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 상기 차단막(312)은 투명하거나 광 투과성 소재로 구성될 수 있다. 상기 차단막(312)은 유리, 세라믹 또는 플라스틱 소재로 구성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 의료용 광 발산 임플란트에 포함되는 소켓의 일 예시이다.
도 4를 참조하면, 의료용 광 발산 임플란트의 소켓(401)은 광투과부(402) 및 내부 공간(403)을 포함할 수 있다.
상기 광투과부(402)는 상기 소켓(401)의 내부(403)에서 발생되는 빛이 투과해 상기 소켓(401) 외부에 전달될 수 있다. 상기 광투과부(402)는 상기 소켓(401)의 일부와 결합 및 고정될 수 있다. 상기 광투과부(402)는 상기 소켓(401)의 하부와 결합 및 고정될 수 있다. 상기 광투과부(402)는 상기 소켓(401)의 내부에 발생한 빛이 통과해 상기 소켓(401) 외부에 조사될 수 있도록 하고, 외부 물질이 상기 소켓(401) 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 상기 광투과부(402)는 투명하거나 광 투과성 소재로 구성될 수 있다. 상기 광투과부(402)는 유리, 세라믹 또는 플라스틱 소재로 구성될 수 있다.
상기 내부 공간(403)은 광원부(204)를 포함할 수 있다. 상기 내부 공간(403)은 상기 광원부가 밀착 또는 결합되어 고정될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 의료용 광 발산 임플란트에 포함되는 소켓의 일 예시이다.
도 5를 참조하면, 의료용 광 발산 임플란트의 소켓(501)은 내부 공간(502)을 포함할 수 있다.
상기 소켓(501)은 내부(403)에서 발생되는 빛이 투과해 상기 소켓(501) 외부에 전달될 수 있다. 상기 소켓(501)은 내부에 발생한 빛이 통과해 상기 소켓(501) 외부에 조사될 수 있도록 하고, 외부 물질이 상기 소켓(501) 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 상기 소켓(501)은 전체가 투명하거나 광 투과성 소재로 구성될 수 있다. 상기 소켓(501)은 유리, 세라믹 또는 플라스틱 소재로 구성될 수 있다.
상기 내부 공간(502)은 광원부(204)를 포함할 수 있다. 상기 내부 공간(502)은 상기 광원부가 밀착 또는 결합되어 고정될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 의료용 광 발산 임플란트에 포함되는 광원부의 일 예시이다.
도 6을 참조하면, 의료용 광 발산 임플란트의 광원부는 광원(601), 전원부(602) 및 전선부(603)를 포함할 수 있다.
상기 광원(601)은 빛을 발산할 수 있다. 상기 광원(601)이 발산하는 빛은 단색광을 포함할 수 있다. 상기 광원(601)이 발산하는 빛은 레이저를 포함할 수 있다. 상기 광원(601)이 발산하는 레이저는 레이저의 3대 특성(단색성 (monochromaticity), 집광성 (collimation), 간섭성 (coherent))을 가지는 광원을 포함할 수 있다. 상기 광원(601)은 다파장의 광선을 발산할 수 있다. 상기 광원(601)은 조직의 손상이 없는 빛을 발산할 수 있다. 상기 광원(601)은 발열 반응이 없는 저출력 레이저를 발산할 수 있다. 상기 광원(601)은 롱펄스 루비레이저, 헬륨네온 레이저, 아르곤 레이저 등의 광원을 포함할 수 있다. 상기 광원(601)은 복수 종양세포, 모발증식, 골수 헤모글로빈 합성, 섬유모세포의 DNA/RNA 합성, 상처치유 등의 효과를 가질 수 있다. 상기 광원(601)은 저출력 레이이저를 발산할 수 있다. 상기 광원(601)은 조직의 온도가 43.5도 이하로 유지되도록 할 수 있다. 상기 광원(601)은 조직의 온도가 40~42도로 유지되도록 할 수 있다. 상기 광원(601)은 조직의 온도가 39도 이하로 유지되도록 할 수 있다. 상기 광원(601)이 발산하는 빛은 온도 상승을 시키지 않는 냉레이저(cold laser), 조직의 손상이 발생하지 않는 연레이저(soft laser), 를 포함할 수 있고, 광생조절(photobiomodulation), 광생자극(photobiostimulation)이 가능한 빛을 포함할 수 있고, 레이저나 LED와 같은 광원을 따로 구분하지 않고 빛에 의한 조직들의 화학적인 변화(광화학효과, photochemical effect)를 발생시킬 수 있는 광원을 포함할 수 있다.
상기 광원(601)에서 발생한 빛은 레이저가 조직에서 반응을 일으키기 위해서 발색단(chromophore)이 레이저의 광자를 흡수한 다음 일련의 반응을 일으키는 것일 수 있다. 미토콘드리아에 있는 cytochrome C oxidase (COX)가 그 레이저 광자를 흡수해 반응을 일으킬 수 있다. 상기 COX가 레이저를 흡수하면 1차 변화로 호흡회로에서의 전자전달이 활성화되고, 산화질소(nitric oxide, NO)의 생성이 증가되며, 활성산소(reactive oxygen species, ROS)의 생성을 조절하고, 또한 주변에도 약한 열을 전달하게 된다. 이러한 1차 변화에 따른 2차 변화가 발생하게 되는데, 그 결과로 DNA, RNA합성이 증가하고, ATP(adenosine triphosphate)의 생성이 증가하고, 여러 가지 전사인자들을 유도하여 세포의 증식과 이동에 영향을 주고, 여러 사이토카인, 성장인자, 염증매개 물질들의 발현 조절, 조직의 산소포화도 증가의 결과를 가져올 수 있다. 또한 저출력 레이저에 의해 생성된 산화질소는 혈관확장을 유도하며, 생성된 활성산고와 함께 NF-kB/AP-1 경로를 거쳐서 세포의 증식을 유도하고 각종 성장인자의 생성을 촉진시킬 수 있다.
상기 광원(601)은 적색광과 근적외선(near infrared, NIR)영역으로 600-1200nm의 파장을 가지는 빛을 발산할 수 있다. 600nm 이하의 파장대에서는 헤모글로빈과 멜라닌에서 흡수가 많이 되어 원하는 발색단이 아닌 다른 곳에 더 많은 에너지가 가게 되고, 1200nm 보다 큰 파장대에서는 물에 대한 흡수도가 급격히 커져서 치료에 필요한 충분한 깊이를 확보하지 못하는 문제가 발생하기 때문이다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 광원(601)은 600-950nm의 영역의 파장을 가지는 빛을 발산할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 광원(601)은 얕은 조직의 치료를 위해서는 600-700nm의 영역의 빛을 발산할 수 있고, 심부치료를 위해서는 780-950nm의 영역의 빛을 발산할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 광원(601)은 4가지 피크(613.5-623.5 nm, 667.5-683.7 nm, 750.7-772.3 nm, 812.5-846.0 nm)의 파장을 가지는 빛을 발산할 수 있다.
상기 광원(601)은 단수 또는 복수의 LED 소자로 구성될 수 있다. 상기 광원(601)은 LED에 한정되지 않고 빛을 발산할 수 있는 소재로 구성될 수 있다.
상기 전원부(602)는 상기 광원(601)이 빛을 발산하기 위해 필요한 에너지를 생산할 수 있다. 상기 에너지는 전기 에너지를 포함할 수 있다. 상기 전원부(602)는 압전소자를 포함할 수 있다. 상기 압전소자는 저작운동 1회당 0.001~20mA의 전류를 발생시킬 수 있다. 상기 압전소자는 저작운동 1회당 3~10V의 전압을 발생시킬 수 있다. 상기 압전소자는 상기 크라운과 밀접하여 위치할 수 있다. 상기 크라운은 저작운동으로 가해지는 압력을 상기 압전소자에 전달할 수 있다. 상기 압전소자는 상기 크라운과 밀착해 상기 크라운에서 전달되는 저작운동에 의한 압력을 전기적 에너지로 전환할 수 있다.
상기 전원부(602)는 배터리를 포함할 수 있다. 상기 전원부(602)는 전기 에너지를 저장하고 상기 광원(601)에 지속적으로 전기 에너지를 공급할 수 있다. 상기 전원부(602)는 전기 에너지를 외부로부터 공급 받아 충전하고 상기 광원(601)에 공급할 수 있다. 상기 전원부(602)는 무선 충전을 통해 전기 에너지를 공급 받아 충전하고 상기 광원(601)에 공급할 수 있다.
상기 전선부(603)는 상기 전원부(602)의 에너지를 상기 광원(601)에 공급할 수 있다. 상기 전선부(603)는 상기 전원부(602)와 상기 광원(601)을 연결할 수 있다. 상기 전선부(603)는 상기 전원부(602)와 상기 광원(601)의 거리가 일정하게 고정시킬 수 있다. 상기 전선부(603)는 전선 및 상기 전선 외부를 둘러싸고 절연시키는 절연체를 포함할 수 있다. 상기 절연체는 플라스틱 소재로 구성될 수 있다. 상기 전선부(603)는 탄성 및 유연성을 가지는 소재로 구성될 수 있다. 상기 전선부(603)는 일정한 형태를 유지하는 경도를 가지는 소재로 구성될 수 있다.
도 7 및 도 8은 광량에 따른 세포 회복 효과의 차이를 도시한 그래프이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 출력이 어느 정도 수준을 넘어서면 갑자기 정 반대의 효과를 보이는 모습을 확인할 수 있다. 이 모양을 일명 “Arndt-Schulz” 곡선이라고 불리는 이중봉(biphasic)의 효과-용량(dose-response) 곡선을 보인다. 즉, 다시 말해서 효과가 관찰되는 적정 에너지를 기준으로 적게 쬐어서도 혹은 많이 쬐어서도 모두 치료효과가 줄어들어서 정확한 에너지 밀도와 세기의 조정이 치료효과를 확보하는데 매우 중요한 것으로 알려져 있다. 도 8의 그래프를 고려할 때, 본 발명의 광원은 2.5 ~ 4.5 (104J/m2) 에너지 밀도를 가지는 광량의 빛을 발생시킬 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통 상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (16)
- 생체에 고정될 수 있고, 내부에 공간을 포함하는 소켓;
상기 소켓과 결합해 상기 소켓을 밀폐시키는 크라운;을 포함하는 임플란트에 있어서,
상기 소켓은 빛이 투과할 수 있고,
결합된 상기 소켓 및 상기 크라운의 내부 공간에 포함되고 빛을 발산할 수 있는 광원부;를 포함하는 의료용 광 발산 임플란트. - 제1항에 있어서,
상기 소켓은,
상기 소켓의 내부와 외부를 관통하는 적어도 하나이상의 관통구;를 포함하는 의료용 광 발산 임플란트. - 제2항에 있어서,
상기 관통구는,
복수로 포함되는 의료용 광 발산 임플란트. - 제2항에 있어서,
상기 관통구를 통해 상기 소켓 내부로 외부 물질이 유입되는 것을 방지하고 광투과성 재질인 차단막;을 더 포함하는 의료용 광 발산 임플란트. - 제1항에 있어서,
상기 소켓은,
적어도 일부분이 광투과성 재질인 의료용 광 발산 임플란트. - 제5항에 있어서,
상기 소켓은,
전체가 광투과성 재질인 의료용 광 발산 임플란트. - 제5항에 있어서,
상기 광투과성 소재는,
유리, 세라믹 및 플라스틱을 포함하는 의료용 광 발산 임플란트. - 제1항에 있어서,
상기 소켓과 상기 크라운을 고정 및 연결하는 지대주;를 더 포함하는 의료용 광 발산 임플란트. - 제1항에 있어서,
상기 광원부는,
의료용 광을 발산하는 광원;
전기 에너지를 생산하는 전원부; 및
상기 전원부에서 생산한 전기 에너지를 상기 광원에 공급하는 전선부;를 포함하는 의료용 광 발산 임플란트. - 제9항에 있어서,
상기 전원부는,
압전소자를 포함하는 의료용 광 발산 임플란트. - 제10항에 있어서,
상기 전원부는,
사용자의 저작운동 시 상기 압전소자에 가해지는 압력으로 전기 에너지를 생산하는 의료용 광 발산 임플란트. - 제9항에 있어서,
상기 광원은 LED 소자를 포함하는 의료용 광 발산 임플란트. - 제12항에 있어서,
상기 LED 소자는,
출력이 3000 mw 이하인 의료용 광 발산 임플란트. - 제12항에 있어서,
상기 LED 소자는,
발산하는 빛의 파장이 600~700nm인 의료용 광 발산 임플란트. - 제12항에 있어서,
상기 LED 소자는,
발산하는 빛의 파장이 780~950nm인 의료용 광 발산 임플란트. - 제12항에 있어서,
상기 LED 소자는,
발산하는 빛의 광량이 2.5 ~ 4.5 (104J/m2)인 의료용 광 발산 임플란트.
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