KR20200050724A - 상피세포를 유도하는 유도물질을 포함하는 인공수정체 및 이를 제조하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 세포를 유도하는 유도물질을 포함하는 인공수정체 및 이를 제조하는 방법에 관한 것으로, 상세하게는, 옵틱부; 및 상기 옵틱부로부터 연장되는 하나 이상의 햅틱부;를 포함하고, 상기 옵틱부 및 상기 햅틱부 중 적어도 하나의 일측에 기 결정된 패턴이 형성되고, 상기 기 결정된 패턴의 적어도 일부에 상피세포를 유도하는 유도물질이 배치됨으로써 혼탁물을 조성하는 세포가 증식하는 방향을 제어하고 혼탁을 방지하여 안질환 치료 후의 후발질환을 예방할 수 있는, 세포 유도물질을 포함하는 인공수정체 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

상피세포를 유도하는 유도물질을 포함하는 인공수정체 및 이를 제조하는 방법{INTRAOCULAR INCLUDING SUBSTABCE INDUCING CELL AND MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 세포를 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.
KR 1020160040807 A
본 발명의 일 실시예는 안구에 삽입되는 인공수정체에 패턴을 형성하고, 형성된 패턴으로 상피세포를 포함하는 백내장 유발 세포를 유도할 수 있는 유도물질을 포함함으로써, 안질환을 유발하는 세포의 이동 및 증식을 차단하여 안질환 치료 후의 후발질환을 예방할 수 있는, 세포를 유도하는 유도물질을 포함하는 인공수정체 및 이의 제조방법을 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, 세포를 유도하는 유도물질을 포함하는 인공수정체 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예는 인공수정체에 형성되는 패턴을 마이크로-미터 또는 나노-미터 단위의 패턴을 레이저를 통해 가공함으로써, 인공수정체에 정밀한 레이저 가공이 수행하기 위한, 세포를 유도하는 유도물질을 포함하는 인공수정체 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 패턴을 형성할 인공수정체를 준비하는 단계; 형상인식부가 상기 인공수정체의 표면 형상을 인식하는 단계; 인식된 상기 인공수정체의 표면 형상을 제어부로 송신하는 단계; 상기 제어부로부터 상기 인공수정체의 표면 형상 및 레이저 초점의 위치 데이터를 레이저 조사부에 송신하는 단계; 상기 제어부로부터 수신한 상기 인공수정체의 표면 형상에 따라 상기 레이저 조사부가 레이저를 조사하여, 상기 인공수정체의 표면에 기 결정된 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 기 결정된 패턴의 적어도 일부에 안질환을 유발하는 세포를 유도하는 유도물질을 배치하는 단계;를 포함하는, 세포 유도물질을 포함하는 인공수정체의 제조방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 유도물질은 세포의 적어도 일부와 구조적 또는 전하적으로 결합되어 세포부착을 유도할 수 있다.
또한, 상기 유도물질은 RGB 펩타이드(Arginylglycylaspartic acid peptide), 폴리리신(poly-L-lysine), 세럼(serum), 파이브로넥틴(fibronectin), 비트로넥틴(vitronectin) 및 라미닌(laminin)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 유도물질은 상기 인공수정체 표면상에서 5 내지 20㎚의 층을 형성하도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 형상인식부는 상기 인공수정체의 XY 평면 상인 2차원의 왜곡 및 상기 XY 평면으로부터 수직방향인 Z 방향의 왜곡을 포함한 3차원의 왜곡을 보정한 상기 인공수정체의 3차원 형상을 인식하여 상기 제어부로 송신할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 인공수정체의 3차원 위치정보 및 3차원 형상 설계 파일에 포함된 3차원 위치정보 중 하나에, 가공될 패턴의 정보를 부여하고, 배치된 상기 인공수정체의 표면의 3차원 위치정보 및 상기 3차원 형상 설계 파일에 포함된 3차원 위치정보의 매칭을 통한 정렬을 시켜, 레이저 패터닝이 수행되도록 할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 광이 통과되는 원형의 옵틱부; 및 상기 옵틱부로부터 연장되는 하나 이상의 햅틱부;를 포함하고, 상기 옵틱부 및 상기 햅틱부 중 적어도 하나의 일측에 기 결정된 패턴이 형성되고, 상기 기 결정된 패턴의 적어도 일부에 상피세포를 유도하는 유도물질이 배치되는, 세포 유도물질을 포함하는 인공수정체가 제공될 수 있다.
또한, 상기 패턴은 독립적으로 형성되는 요철을 하나 이상 포함하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 패턴은 서로 연결되는 복수 개의 요철을 포함하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 패턴은 상기 옵틱부에서 상기 옵틱부의 가장자리에 근접하도록 형성될 수 있다.
상기 유도물질은 RGB 펩타이드(Arginylglycylaspartic acid peptide), 폴리리신(poly-L-lysine), 세럼(serum), 파이브로넥틴(fibronectin), 비트로넥틴(vitronectin) 및 라미닌(laminin)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 유도물질은 상기 인공수정체 표면상에서 5 내지 20㎚의 층을 형성하도록 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 인공수정체에 패턴을 형성하여 안질환을 유발하는 세포증식을 차단함으로써, 혼탁을 방지하여 안질환 치료 후의 후발질환을 예방할 수 있는, 세포를 유도하는 유도물질을 포함하는 인공수정체 및 이의 제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 인공수정체에 패턴을 형성하여 안질환을 유발하는 세포의 증식을 기 결정된 특정 방향으로 유도함으로써, 혼탁을 방지하여 안질환 치료 후의 후발질환을 예방할 수 있는, 세포를 유도하는 유도물질을 포함하는 인공수정체 및 이의 제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 인공수정체에 유도물질을 포함하도록 하여, 안질환을 유발하는 세포 유도를 통해 세포이동을 억제하고, 이를 통하여 세포증식을 제어함으로써, 혼탁을 방지하여 안질환 치료 후의 후발질환을 예방할 수 있는, 세포를 유도하는 유도물질을 포함하는 인공수정체 및 이의 제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 인공수정체에 형성된 패턴상에 유도물질을 포함하도록 하여, 안질환을 유발하는 세포의 증식을 패턴상에 집중시켜 인공수정체 전체에 대한 세포 확산을 방지함으로써 안질환 치료 후의 후발질환을 예방할 수 있는, 세포를 유도하는 유도물질을 포함하는 인공수정체 및 이의 제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 인공수정체에 형성되는 패턴을 마이크로-미터 또는 나노-미터 단위의 레이저를 통해 가공함으로써, 표면에 정밀한 가공이 수행된 인공수정체 및 이의 제조방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공수정체 제조방법의 순서도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조되는 인공수정체가 삽입될 수 있는 안구의 단면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조되는 인공수정체의 삽입 전 과정을 도시한 것,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공수정체 형상을 도시한 것,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 패터닝 장치의 구성을 도시한 것,
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 패터닝 장치의 형광인식부가 인공수정체의 형상을 인식하는 과정을 도시한 것,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 패터닝 장치를 이용하여 수행되는 패터닝 방법을 도시한 것,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 패터닝 장치를 이용하여 수행되는 패터닝 필드범위를 도시한 것,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 패터닝 장치를 이용하여 수행되는 패터닝 과정을 도시한 것,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공수정체에 형성되는 패턴의 요부의 깊이 및 폭을 나타낸 것,
도 12는 제1수정체를 취출하고, 전술한 본 발명의 일 예에 따른 제조방법으로 제조되는 제2수정체를 삽입하는 과정의 전체적인 공정도,
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공수정체의 측면도.
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.
또한 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 보다 구체적으로 설명하기 위해 도시한 일 예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’ 되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’ 되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’ 되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’ 한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, '기 결정' 되어 있다고 할 때, 이는 편의에 의해 결정되는 것으로서, 제조되는 인공수정체의 형상 또는 제조하고자 하는 인공수정체가 나타낼 수 있는 효과를 고려하여 조절될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공수정체를 제조하는 방법을 나타낸 순서도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인공수정체의 제조방법은 인공수정체를 준비하는 단계(S1); 형상인식부가 상기 인공수정체의 표면 형상을 인식하는 단계(S2); 인식된 상기 인공수정체의 표면 형상을 제어부로 송신하는 단계(S3); 상기 제어부로부터 상기 인공수정체의 표면 형상 및 레이저 초점의 위치 데이터를 레이저 조사부에 송신하는 단계(S4); 상기 제어부로부터 수신한 상기 인공수정체의 표면 형상에 따라 상기 레이저 조사부가 레이저를 조사하여 패턴을 형성하는 단계(S5); 및 세포를 유도하는 유도물질을 배치하는 단계(S6)를 포함하여 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인공수정체의 제조방법은 수정체가 혼탁해지는 안질환의 치료를 위하여, 혼탁해진 신체 본원의 수정체를 제거한 후에, 그를 대체하여 삽입될 수 있는 인공수정체를 제조하기 위한 것이다. 도 1에 따른 본 발명의 일 실시예의 제조방법을 상세히 설명하기에 앞서, 도 2 및 도 3을 참조하여 전술한 신체 본원의 수정체를 제거하는 과정을 먼저 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조되는 인공수정체가 삽입될 수 있는 안구(100)의 단면도를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 제조되는 인공수정체가 삽입될 수 있는 안구(100)는 각막(140), 수정체(110), 유리체(120), 진대(130), 홍채(150) 및 모양체(160)를 포함할 수 있다. 수정체(110)는 광이 입사되면서 상이 맺힘으로써 사물을 시각정보로 인지할 수 있도록 한다. 그러나, 경우에 따라 수정체(110)는 세포의 증식 또는 혼탁물의 증식에 의하여 광이 입사되는 부분이 혼탁해지게 될 수 있으며, 이러한 경우에는 정상적인 시각정보를 인지하기 어려울 수 있다. 이러한 현상을 극복하고자, 수정체(110)가 혼탁해진 경우에 그를 인공적인 생체이식체로 대체하는 경우가 있는데, 이 때 안구에 혼탁물을 증식시키는 세포가 잔류하게 되면 수정체(110)를 인공적으로 대체한 후에도 정상적인 시각정보를 여전히 인지하기 어려울 수 있다. 이 때, 상기 세포는 백내장을 포함하는 안질환을 유발하는 세포로, 예를 들면, 상피세포일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 이하에서는, 상기 세포를 상피세포인 것으로 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이에, 본원 발명의 일 측면에서는 전술한 상피세포의 증식을 막기 위하여, 수정체(110)를 대체하는 생체이식체인 인공수정체의 표면에 레이저를 조사함으로써 상피세포의 증식 방향을 제어할 수 있는 패턴을 가공하도록 하고, 상기 가공된 패턴의 적어도 일부에 상피세포를 유도할 수 있는 유도물질을 포함하도록 함으로써, 상피세포의 증식이 제어될 수 있는 인공수정체의 제조방법을 제공하도록 한다.
이하에서는, 수정체(110)를 안구(100)에서 취출하는 단계부터 인공수정체를 대체 삽입하는 단계까지 설명하도록 한다. 이하에서는 수정체(110; 10, 20)를 제1수정체(10) 및 제2수정체(20)로 기재하며, 제1수정체(10)는 교체 전 기존에 안구에 포함되는 수정체(110)를 의미하고, 제2수정체(20)는 교체 후 안구에 새로 대체되는 인공수정체인 수정체(110)를 의미한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조되는 인공수정체의 삽입 전, 제1수정체(10)를 취출하는 것을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 제1수정체(10)는 안구(100)로부터 취출될 수 있다. 예를 들어, 안구(100)의 각막(140)이 일부 절개되면서 형성된 개구를 통해 취출기(1)가 삽입되고, 취출기(1)에 의해 제1수정체(10)가 제거될 수 있다. 상기 제거를 위해 수행되는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 박리 또는 흡입을 통해 제1수정체(10)가 안구(100)로부터 취출될 수 있다. 취출되는 제1수정체는 안구에서 혼탁물이 증식된 것일 수 있다.
제1수정체(10)가 취출되면, 안구(100)에서 후낭(112)이 외측으로 노출될 수 있다. 표면이 곡면형으로 형성되는 제1수정체(10)의 안착점인 후낭 또한 그에 대응되는 곡면으로 형성될 수 있다. 후낭(112)은 신체의 일부로서, 개개인마다 다른 면적 및 곡률을 가진다. 상기 제1수정체(10)가 취출된 자리에, 상기 제1수정체(10)를 대체하여 제2수정체(20)가 위치되도록 상기 제2수정체가 삽입될 수 있다.
이하에서는, 상기 제1수정체를 대체하여 삽입될 수 있는 상기 제2수정체인 인공수정체를 제조할 수 있는 본 발명에 따른 제조방법의 일 실시예를 도 1을 참조하여 보다 상세히 설명하도록 한다.
본 발명의 제조방법의 일 예에 따르면, 먼저 인공수정체를 준비하는 단계(S1)가 수행될 수 있다.
상기 인공수정체는 패턴이 형성되고 세포 유도물질이 배치될 수 있는 후속 가공의 대상이 되는 기재로, 상기 인공수정체의 형상의 일 예를 도 4에 도시하였다. 이 때, 상기 세포는 백내장을 포함하는 안질환을 유발하는 세포로, 예를 들면, 상피세포일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 본 실시예에서는 상피세포인 것으로 설명한다.
도 4를 참조하면, 상기 인공수정체(20)는 옵틱부(22) 및 햅틱부(21)를 포함할 수 있다. 상기 옵틱부(22)는 상기 인공수정체의 렌즈 역할을 하며, 광이 통과되는 원형으로 형성될 수 있다. 상기 햅틱부(21)는 상기 인공수정체(20)를 지지하기 위한 구성으로, 하나 이상이 상기 옵틱부(22)로부터 연장되어 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 상기 옵틱부(22)를 중심에 둔 대칭형으로 두 개의 햅틱부(21)가 형성된 것으로 설명한다. 상기 인공수정체는 투명성을 갖는 다양한 재질로 이루어질 수 있으며, 그 재질은 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면 실리콘, 세라믹, 유리 및 중합체로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나일 수 있다. 상기 중합체는 각종의 수지 중합체를 포함할 수 있으며, 예를 들면, 아크릴레이트, 폴리스티렌 및 폴리메틸메타크릴레이트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 도 4에서, w1 및 w2에 대하여는 후술하도록 한다.
다음으로, 상기 인공수정체에 패턴을 형성하기 위한 단계 및 패터닝 단계가 수행될 수 있다. 상기 패턴을 형성하기 위한 단계 및 패터닝 단계는 패터닝 장치를 통하여 수행될 수 있다. 도 5에 상기 패터닝 장치의 일 예를 도시하였다.
도 5를 참조하면, 상기 패터닝 장치는 형상인식부(200); 제어부(400); 및 레이저 조사부(300)를 포함할 수 있다. 상기 패터닝 장치를 통하여 수행되는, 상기 인공수정체에 패턴을 형성하기 위한 단계 및 패터닝 단계는, 형상인식부(200)가 상기 인공수정체의 표면 형상을 인식하는 단계(S2); 인식된 상기 인공수정체의 표면 형상을 제어부(400)로 송신하는 단계(S3); 상기 제어부(400)로부터 상기 인공수정체의 표면 형상 및 레이저 초점의 위치 데이터를 레이저 조사부(300)에 송신하는 단계(S4); 및 상기 제어부로(400)부터 수신한 상기 인공수정체의 표면 형상에 따라 레이저 조사부(300)가 레이저를 조사하여 패턴을 형성하는 단계(S5);를 포함하여 수행될 수 있다.
상기 패터닝 장치는 인공수정체 이식, 치과용 임플란트 이식, 정형외과용 임플란트 이식을 포함한 생체이식체 가공 과정에서 사용될 수 있다. 한편, 레이저 발생부 및 빔 조절부를 포함하여, 생체에 있어서 세포 정렬 및 세포 이동 방향에 영향을 주는 마이크로 패턴과 나노 패턴 중 하나 이상의 패턴을 패터닝 할 수 있다.
이하에서는, 도 5를 참조하여 상기 패터닝 장치 및 그를 이용하여 수행되는 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법의 단계를 함께 설명하기로 한다.
먼저, 형상인식부(200)가 상기 인공수정체의 표면 형상을 인식하는 단계가 수행될 수 있다. 패터닝 후속공정을 위하여, 패터닝이 수행될 대상인 인공수정체의 표면정보가 수득될 필요가 있으며, 상기 인공수정체의 표면정보를 얻기 위하여는 형상을 인식하는 과정이 요구된다. 예를 들어, 3차원 스캔을 통하여 상기 인공수정체의 표면정보를 얻을 수 있다. 상기 인공수정체의 표면정보는 그에 조사될 레이저의 조사정보에 직접적인 배경정보가 될 수 있다.
상기 형상인식부(200)는 상기 인공수정체의 형상을 인식할 수 있다. 상기 형상인식부(200)가 상기 인공수정체의 표면정보를 얻어 그 형상을 인식하는 형상인식 과정은 도 6에 도시하였다. 도 6을 참조하면, 형상인식부(200)는 상기 인공수정체를 향해 인식파 또는 인식광(201)을 방출할 수 있다. 상세하게는, 상기 형상인식부(200)는 상기 인공수정체의 표면정보를 습득하기 위한 인식파 또는 인식광(201)을 방출함으로써 상기 인공수정체의 표면정보를 감지할 수 있다. 상기 형상인식부(200)가 상기 인공수정체의 표면정보를 감지할 때, 상기 인공수정체에 대하여 상기 형상인식부(200)의 초점거리가 3차원 방향으로 굴곡진 표면을 감지하고 지점마다 다른 초점거리를 보상하기 위해 이동해야 하므로, XY 평면 상의 왜곡보정뿐만 아니라 높이방향인 Z축방향의 보정도 이루어질 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 형상인식부(200)는 보정부(210) 및 인식부(220)를 포함할 수 있다. 상기 인식부(220)는 렌즈형태일 수 있으며, 상기 인식부(220)가 인식한 상기 인공수정체의 표면정보가 상기 보정부(210)로 전달될 수 있다. 상기 인식부(220)에서는, 상기 표면정보를 인식하는 과정에서, 렌즈의 초점과 XY 평면인 2차원 평면을 기준으로 측정된 상기 인공수정체의 표면정보가 왜곡될 수 있다. 상기 보정부(210)는 상기 왜곡된 정보를 보정함과 동시에 XY 평면으로부터 수직방향인 Z축방향의 거리를 보정할 수 있다. 상기 Z축방향은 높이방향일 수 있다.
상기 인공수정체의 3차원 상의 형상을 인식하는 단계의 일 예를 도 7에 도시하였다. 도 7에서, (a)는 표면의 높이인 Z축방향을 정보를 감지하는 단계이고, (b)는 XY 평면 상의 왜곡을 보정하는 단계가 될 수 있다. 상기 (b) 단계를 보다 세밀화하여 정밀도를 증가시키기 위해 촘촘하게 설정된 상태가 (c)이고, (d)는 (a) 단계를 세밀하게 설정한 상태이다. 상기 (c) 및 상기 (d) 단계를 종합하여 XY 평면 상의 왜곡 및 Z축방향의 왜곡을 보상하여 레이저를 토출하여 가공할 수 있는 상기 레이저 조사부(300)를 이동시킬 수 있다.
상기 형상인식부(200)는 상기 레이저 조사부(300)로부터 조사되는 레이저의 경로와 다른 공간에 배치될 수 있다. 또한, 상기 형상인식부(200)는 후술할 다이나믹포커싱 모듈(331)과 스캔 헤드(332) 사이에서 레이저 빔이 전달되는 경로 내에 배치될 수도 있다.
상기 형상인식부(200)는 빛의 간섭현상을 통해 상기 인공수정체의 3차원 곡형 형상의 표면을 인식하고 도면으로 나타낼 수 있다. 투명한 곡형의 3차원 가공대상체는 빛을 투과시키기 때문에 종래 장치를 통하여는 인공수정체의 높이 및 표면을 인식하기 어려운 문제점이 있었으나, 상기 형상인식부(200)는 굴절률을 이용하는 간섭계를 통해 인공수정체의 형상 정보를 취득할 수 있으며, 취득한 정보를 상기 제어부(400)로 전송할 수 있다. 상세하게는, 굴절률을 이용한 간섭계를 통해 상기 인공수정체 표면의 3차원 정보를 취득하고, 취득된 정보와 상기 제어부(400)에 입력되어 있는 도면을 매칭하여, 3차원 인공수정체 형상의 특정점(예를 들어, 만곡 형상의 꼭지점)을 찾을 수 있다. 이를 따라서 레이저 빔을 조사하여 패터닝 가공을 수행할 위치를 파악할 수 있다. 이를 통해 다양한 인공수정체 표면 구조에 대해 유연하게 패터닝을 수행할 수 있다.
상기 형상인식부(200)는 광학 단층 촬영기(OCT; Optical Coherence Tomography)를 포함하여 상기 인공수정체의 3차원 형상을 인식할 수도 있다. 예를 들어, 검사용 광원으로 레이저 빔을 사용하여 투명한 곡형 형상을 포함하는 상기 인공수정체의 표면을 3차원적으로 스캐닝하여, 3차원 표면 형상의 좌표를 측정하고, 이 데이터를 기반으로 상기 인공수정체의 3차원 표면에 레이저 패터닝을 할 수 있다. 여기서, 레이저 패터닝하기 위한 레이저는 나노초, 피코초, 또는 펨토초 레이저 중 하나일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 레이저 빔은, 예를 들면, 100m 초과 10000nm 이하, 반복률이 1Hz에서 수백 GHz를 갖는 레이저 빔일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 이에 한정되지 않고, 상기 형상인식부(200)는 공초점 현미경(confocal microscope) 또는 이광자 현미경(two-photon microscope)를 포함하여 상기 인공수정체의 3차원 형상을 인식할 수 있음은 물론이다. 여기서, 공초점 현미경은 공초점 원리를 이용한 현미경으로서, 이를 포함하는 상기 형상인식부(200)는 레이저 빔에서 3차원 가공대상체인 상기 인공수정체의 초점과 맞지 않는 광은 제거하고 후낭의 초점과 일치하는 광만을 사용함으로써 상기 인공수정체의 3차원 형상을 인식할 수 있다. 또한, 상기 형상인식부(200)는, 이광자 흡수 현상을 이용한 이광자 현미경을 포함하여 상기 인공수정체의 3차원 형상을 인식할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 패터닝 장치는 레이저 간섭계, 공초점 현미경(confocal microscope), 이광자 현미경(two-photon microscope) 중 적어도 하나를 포함하여, 투명한 곡면을 갖는 인공수정체의 3차원 표면 형상 정보를 추출할 수 있다. 이를 기반으로 인공수정체의 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, 투명한 곡면을 갖는 인공수정체의 3차원 표면에 레이저 패터닝시, 패턴 센터링 불량, 패턴 끊김 불량, 패턴 중첩 불량, 제품 표면 흠집 불량 등을 극복할 수 있다.
다음으로, 상기 형상인식부(200)를 통해 인식된 상기 인공수정체의 표면 형상을 제어부(400)로 송신하는 단계(S3); 및 상기 제어부(400)로부터 상기 인공수정체의 표면 형상 및 레이저 초점의 위치 데이터를 레이저 조사부(300)에 송신하는 단계;가 수행될 수 있다.
상기 형상인식부(200)가 인식한 상기 인공수정체의 형상 정보는 상기 제어부(400)로 전달될 수 있다. 상기 제어부(400)는 상기 인공수정체의 표면에 패터닝을 하기 위하여, 상기 형상인식부(200)에 의해 전달받은 표면 형상 정보를 입력하여, X축, Y축 및 Z축의 초점 위치 데이터를 추출할 수 있다. 이 데이터를 기반으로 X축 및 Y축의 2차원 초점 위치 데이터는 후술할 스캔 헤드가 제어할 수 있다. 또한, Z축의 초점 위치 데이터는 후술할 다이나믹 포커싱 모듈이 제어함으로써 3차원 패턴 데이터를 실시간으로 제어할 수 있다. 이를 통하여, 상기 인공수정체 표면에 미세 패턴을 형성할 수 있다. 상기 미세 패턴은 마이크로 단위에서 나노 단위의 패턴 폭과 패턴 깊이를 가질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 제어부(400)를 통해 상기 인공수정체를 가공하기 위한 조정이 수행될 수 있다. 상기 제어부(400)는 상기 인공수정체의 3차원 위치정보 및 3차원 형상 설계 파일에 포함된 3차원 위치정보 중 하나에, 가공될 패턴의 정보를 부여할 수 있다. 다음으로, 배치된 상기 인공수정체의 표면의 3차원 위치정보 및 상기 3차원 형상 설계 파일에 포함된 3차원 위치정보의 매칭을 통한 정렬을 시킬 수 있다. 이후 레이저 패터닝이 수행될 수 있다. 여기서 형상 설계 파일이란, 상기 투명체인 상기 인공수정체를 제조할 당시의 대상체 정보를 포함하며, 3차원 위치정보를 포함할 수 있다. 따라서, 수직방향 및 수평방향으로의 선 및 면의 위치정보가 포함될 수 있다. 즉, 상기 형상 설계 파일에 포함된 위치정보에 따라 제조된 인공수정체는 상기 위치정보와 일치할 수 있다.
상세하게는, 상기 형상인식부(200)의 정보에 기반하여 생성된 상기 인공수정체의 3차원 정보가 전달되고, 그에 가공할 패턴 정보가 생성되고, 레이저 조사부를 제어하도록 순차 조정될 수 있다. 상기 인공수정체의 3차원 정보는 3차원 위치정보를 포함할 수 있다. 상기 제어부(400)를 통한 레이저 조사부의 조절에 대하여는 후에 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 기 결정된 인공수정체의 형상 설계 파일을 장치에 입력할 수 있다.
한편, 상기 위치정보를 기준으로 상기 인공수정체에 가공할 패턴이 입력될 수 있다. 즉, 후에 레이저 처리될 패턴이 상기 위치정보 상에 값으로 기록될 수 있다. 이어서, 이미 로딩되어 있는 상기 인공수정체의 위치 및 정렬상태를 검사할 수 있다. 상기 검사는 형상 설계 파일에 포함된 위치정보와 일치되도록 확인하는 절차이며, 검사된 상기 인공수정체는 기 입력된 상기 위치정보와 검사과정이 수행되어 위치가 확인된 상기 인공수정체와의 위치정보를 일치시킬 수 있다. 즉, 상기 인공수정체의 검사된 위치정보와 형상 설계 파일에 포함된 위치정보가 서로 중첩(매칭)되도록 로딩된 가공대상체 또는 후술할 스캔헤드가 이동되어 정렬이 된 상태가 될 수 있다.
정렬상태는 3차원 패턴 데이터와 측정된 상기 인공수정체의 이미지의 매칭을 통해 이루어 질 수 있다. 여기서 측정된 상기 인공수정체의 이미지는 3차원일 수 있다. 따라서, 3차원 패턴 데이터와 매칭될 수 있고, 매칭된 결과에 의해 실제 로딩된 패터닝 가공대상인 상기 인공수정체의 정렬이 제어될 수 있다. 각 데이터의 매칭에 의해 정렬상태를 확인하고 정렬상태를 보정하기 위해서, 상기 인공수정체가 로딩된 로딩부의 회전 또는 틸팅이 이루어질 수 있고 정렬되기 위해 정렬 전 위치로부터 이동될 수 있다. 그리고, 상기 정렬이 된 상기 인공수정체의 표면에는 입력된 상기 패턴이 레이저를 통해 가공될 수 있다.
다음으로, 상기 제어부로부터 수신한 상기 인공수정체의 표면 형상에 따라 레이저 조사부(300)가 레이저를 조사하여 패턴을 형성하는 단계(S5)가 수행될 수 있다. 본 단계(S5)는 상기 레이저 조사부(300)를 통하여 수행될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 패터닝 방법을 도시한 것이다. 도 8을 참조하면, 상기 레이저 조사부(300)는 레이저를 발생시키는 레이저 발생부(310); 레이저 발생부로부터 발생된 레이저가 통과되는 빔 익스펜더(320); 및 빔 조절부(330);를 포함할 수 있다. 상기 빔 조절부(330)는 상기 빔 조절부를 통과한 레이저가 전달되고, 제어부로부터 전달받은 Z 방향의 위치값에 대응되는 곳에 레이저 조사부가 위치되도록 하는 다이나믹 포커싱 모듈(331), 및 Z 방향으로부터 수직방향의 평면인 XY 평면의 위치값에 대응되는 곳에 레이저 조사부가 위치되도록 하는 스캔 헤드(332)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 레이저 조사부(300)는 집광부(350)를 더 포함할 수 있다. 도 8을 참조하면, 상기 레이저 발생부(310)에서 생성된 레이저 빔은 상기 빔 익스팬더(320)를 통과하여, 상기 빔 조절부(330)로 전달된다. 상기 빔 조절부(330)로 전달된 레이저 빔은 상기 다이다믹 포커싱 모듈(331)에 의해 Z축이 조절되고, 스캔 헤드(332)에 의해 X축 및 Y축이 조절될 수 있다.
상기 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 일 실시예에 따른 레이저 패터닝 장치는, 3차원 인공수정체 표면에 마이크로 단위에서 나노 단위의 폭과 깊이를 갖는 패턴을 패터닝 할 수 있으며, 설계된 패턴 크기에 따라 레이저 파장을 변환하여 사용함으로써 다양한 패턴 크기를 실현할 수 있다. 예를 들어, 10mm 이상(바람직하게는, 12mm) 직경 이상을 갖는 상기 인공수정체의 표면 전체에 한번에 레이저 빔을 조사하여 수 마이크로 단위에서 나노 단위의 패턴을 생성할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 패터닝 장치는, 레이저의 파장을 자외선 영역의 짧은 파장을 갖도록 변환시켜 사용함으로써 집광부(350)의 회절한계를 극복하고 나노 단위의 패턴을 구현할 수 있다.
상기 레이저 발생부(310)에서 생성된 레이저 빔은 펄스화된 펨토초 레이저 빔일 수 있으며, 빔 익스팬더(320) 및 빔 조절부(330)를 경유할 수 있다.
상기 빔 익스팬더(320)는 상기 레이저 발생부(310)에서 생성된 레이저 빔의 크기를 조절할 수 있다. 구체적으로, 상기 빔 익스팬더(320)는 레이저 빔을 확대 또는 축소시킬 수 있다. 또한, 상기 빔 익스팬더(320)는 레이저 빔을 분산이나 집중이 적은 콜리메이트 빔(collimated beam)으로 생성시켜 줄 수 있다. 이로써, 상기 레이저 발생부(310)에서 생성된 레이저 빔은 상기 빔 익스팬더(320)를 경유하며 확대 또는 축소되어 크기 조절되면서, 콜리메이트 빔으로 생성될 수 있다. 상기 빔 익스팬더(320)에서 가공된 레이저 빔의 크기는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 가공대상체인 인공수정체의 레이저 패터닝 장치의 마지막 단의 렌즈로 입사되는 레이저 빔의 크기일 수 있다. 상기 빔 익스팬더(320)는 상기 레이저 발생부(310)에서 생성된 레이저 빔의 직경을 변경하고, 변경된 레이저 빔을 출력할 수 있다. 상기 빔 익스팬더는(320)는 수동 또는 자동으로 조절이 가능할 수 있다.
또한, 이 밖에도, 편광판, 반파장판, 스플리터, 필터, 셔터 등의 다양한 광학소자가 더 배치될 수 있다.
상기 빔 조절부(330)는 3차원 가공대상체인 상기 인공수정체에 조사될 수 있는 레이저 빔의 초점 높이 및 초점 위치를 조절할 수 있다. 상기 빔 조절부(330)는 다이나믹 포커싱 모듈(dynamic focusing module)(331) 및 스캔 헤드(scan head)(332)를 포함할 수 있다. 상기 다이나믹 포커싱 모듈(331)은 레이저 빔의 초점 높이를 조절할 수 있으며, 상기 스캔 헤드(332)는 3차원 가공대상체인 인공수정체의 표면을 따라 레이저 빔의 초점 위치를 조절할 수 있다.
상기 다이나믹 포커싱 모듈(331)은 3차원 가공 데이터에 따라, 상기 집광부(350)를 통과하는 레이저 빔의 초점 위치를 조절할 수 있다. 구체적으로, 상기 다이나믹 포커싱 모듈(331)은 2개의 렌즈를 포함할 수 있다. 다이나믹 포커싱 모듈(331)은 제1 렌즈(미도시됨) 및 제2 렌즈(미도시됨)를 포함할 수 있으며, 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈의 간격을 조절하여, 상기 다이나믹 포커싱 모듈(331)을 통과한 레이저 빔의 발산, 수렴을 조절함으로써 상기 집광부(350)를 통과한 레이저 빔의 초점을 조절할 수 있다.
상기 다이나믹 포커싱 모듈(331)은 상기 빔 조절부(320)를 경유한 레이저 빔의 초점 높이, 즉 초점의 Z축 위치를 조절할 수 있다. 상기 다이나믹 포커싱 모듈(331)은 상기 빔 익스팬더(320)를 경유한 레이저 빔의 수렴 및 발산을 조절하여 레이저 빔의 Z축 위치인 레이저 빔의 초점 높이를 조절할 수 있다.
상기 다이나믹 포커싱 모듈(331)은 수평 왕복 이동을 하는 모터(미도시)의 구동에 의해, 상기 스캔 헤드(332)로 발사되는 레이저 빔의 거리를 조절하여 조사할 수 있다. 예를 들어, 모터가 수평 왕복 이동을 할 경우, 상기 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, 상기 다이나믹 포커싱 모듈(331)이 우측으로 이동하게 되면, 레이저 빔이 가공대상체인 상기 인공수정체의 표면으로 가까워지므로, 레이저 빔의 초점이 Z축 상에서 하측으로 이동할 수 있다. 따라서, 레이저 빔의 높이가 길어질 수 있다. 따라서, 상기 인공수정체의 표면에 입사되는 상기 레이저 빔의 초점 위치를 Z축 방향으로 제어할 수 있다.
상기 다이나믹 포커싱 모듈(331)을 통해서, 상기 인공수정체 표면의 3차원 형상의 높이를 따라 패터닝 할 수 있다. 예를 들어, 상기 인공수정체는 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. 상기 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. 상기 다이나믹 포커싱 모듈(331)은 내부 광학계의 이동 또는 광학계에 포함된 렌즈 각각을 이동시킬 수 있다. 따라서, 레이저 빔의 높이를 실시간으로 고속제어가 가능하여 3차원 가공대상체인 인공수정체 표면에서의 선폭의 균일성을 높이고, 생산성을 향상시킬 수 있다.
상기 다이나믹 포커싱 모듈(331)에 의해 Z축 초점위치가 조절된 상기 레이저 빔은 상기 스캔 헤드(332)에 의해 X축 및 Y축 초점위치가 조절될 수 있다.
상기 스캔 헤드(332)는 상기 인공수정체의 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 상기 인공수정체 표면의 곡면을 따라 레이저 빔을 X축 및 Y축 방향으로 미세하게 제어할 수 있다.
상기 스캔 헤드(332)의 X축 스캔미러와 Y축 스캔미러는 레이저 빔을 패터닝을 위한 방향으로 레이저 빔을 반사시켜 상기 인공수정체 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, 상기 빔 조절부(330)는 상기 레이저 빔의 초점 높이 및 초점 위치를 조절할 수 있다. 레이저 빔은 상기 빔 익스팬더(320)를 경유하면서 확대 또는 축소되어 크기 조절이 되고, 콜리메이트 빔으로 생성되어 제어된 방향으로 굴절될 수 있다. 상기 빔 익스팬더(320)를 경유한 레이저 빔은 다이나믹 포커싱 모듈(331)에 의해 Z축 초점위치가 조절되고, 스캔 헤드(332)에 의해 X좌표 및 Y 좌표가 조절되어 패터닝 가공대상체인 상기 인공수정체 표면에 대응되도록 레이저 빔의 초점 위치가 조절될 수 있다.
상기 빔 조절부(330)의 하부에는, 상기 다이나믹 포커싱 모듈(331) 및 상기 스캔 헤드(332)를 통과한 상기 펨토초 레이저 빔을 3차원 가공대상체인 상기 인공수정체 표면으로 집속하기 위한 집광부(350)가 배치될 수 있다.
상기 집광부(350)는 레이저 빔을 집속시킬 수 있다. 상기 집광부(350)는 빔 조절부(330)를 통과한 레이저 빔이 집광시켜서, 상기 인공수정체의 표면에 레이저 빔을 조사할 수 있다. 상기 집광부(350)는 텔레센트릭 에프-세타 렌즈(telecentric F-theta lens) 또는 에프-세타 렌즈(F-theta lens)를 포함할 수 있다. 이로써, 상기 인공수정체의 표면에 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.
본 발명의 일 실시예에 따른 패터닝 방법에 의한 필드범위를 도 9에 도시하였다. 도 9를 참조하면, 3차원 가공대상체인 상기 인공수정체의 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 크기가 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(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.
상기 레이저 조사부(300)에 의하여 상기 인공수정체에 패턴이 가공되는 패터닝 과정의 일 예를 도 10에 도시하였다. 도 10을 참조하면, 상기 레이저 조사부(300, 300a)는 상기 인공수정체(21)에 패턴을 가공하기 위해 레이저(301, 301a)를 조사할 수 있다. 레이저 가공은 상기 인공수정체(21)의 옵틱부 또는 햅틱부에 형성될 수 있다. 또는, 옵틱부와 햅틱부에 모두 형성될 수도 있다. 레이저 가공이 상기 옵틱부에 수행되는 경우, 패턴은 상기 옵틱부의 가장자리에 형성될 수 있다. 상기 가장자리는 신체에 수정체를 대체하여 이식된 후 시야에 관여하지 않거나 관여하는 영향이 크지 않아, 혼탁되더라도 이식 사용자의 시야에 이상을 유발하지 않는 지점을 의미할 수 있다. 패턴이 상기 옵틱부에 형성되는 경우에, 평면측(Z 축방향)에서는 상기 레이저 조사부(300)가 상기 옵틱부의 굴곡진 형상에 맞추어 원형으로 이동될 수 있다.
상기 레이저(301)에 의하여 가공된 패턴(W)은 상기 인공수정체(21)에 형성되되, 기 결정된 선폭, 선폭 간격 및 깊이의 요철의 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 사각형의 홈 또는 삼각형의 요부 형태로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 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.
상기 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 이동 및 증식에 의해 혼탁물이 점차 인공수정체 측으로 번져가는 것을 방지하기 위한, 상피세포의 증식 방향을 결정하기 위한 구조일 수 있다. 예를 들면, 원형의 옵틱부에 패턴(W)이 형성된 경우에는 원심으로부터 거리가 먼 가장자리에 인접하여 형성될 수 있다. 본 발명이 일 실시예에 따라 제조된 인공수정체가 이식된 후에, 패턴(W)을 따라 증식하는 상피세포가 수정체의 중심부 측으로 증식하면 시야에서 혼탁물을 느낄 수 있으므로 이를 방지하기 위해 옵틱부의 가장자리에 인접한 위치에 패턴(W)이 형성될 수 있다. 이러한 패턴(W)은 상피세포의 증식방향을 결정하는 증식로로서, 상피세포 증식의 차단 및 이동방향을 결정할 수 있다. 도 11에서 패턴(W)의 깊이 및 폭의 예시를 통해 패턴(W)을 설명하도록 한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 형성되는 패턴(W)의 요부의 깊이 및 폭을 나타낸 것이다. 도 11을 참조하면, 패턴(W)에 포함되는 요부는 폭이 83μm 내지 228 μm가 될 수 있고, 요부의 깊이는 70μm 내지 223μm가 될 수 있다.
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.
다음으로, 세포를 유도하는 유도물질을 배치하는 단계(S6)가 수행될 수 있다.
본 발명에서 세포를 유도하는 유도물질을 배치하는 것은, 세포로 인하여 발생하는 혼탁물이 수정체로 증식하지 못하도록 하는 것으로, 상세하게는, 세포 유도를 통해 세포의 이동을 억제하고, 이를 통하여 세포의 증식을 제어하기 위하여 수행될 수 있다. 여기에서, 세포를 유도한다는 것은 세포의 부착을 유도한다는 것을 의미할 수 있다. 상세하게는, 세포의 부착을 통해 세포 이동 및 증식을 일 공간에 제한되도록 유도한다는 것을 의미할 수 있다. 이러한 목적을 이루기 위해 패턴형성 단계 후에 패턴에 유도물질을 삽입할 수 있다. 이에 따라, 상기 유도물질은 전단계에서 형성된 패턴상에 배치될 수 있다. 상세하게는, 상기 유도물질은 기 결정되어 전단계에서 형성된 패턴의 적어도 일부에 배치될 수 있으며, 상기 인공수정체의 상기 옵틱부 측에 형성된 패턴 또는 상기 햅틱부 측에 형성된 패턴 중 하나 이상의 위치에 배치될 수 있다. 상기 유도물질은 상기 옵틱부 측의 패턴 및 상기 햅틱부 측의 패턴의 일부 또는 전부에 배치될 수 있음은 물론이다.
상기 유도물질은 상기 인공수정체 상에서 상피세포의 이동을 억제하기 위한 것으로, 상피세포를 상기 패턴에 부착시켜 이동성을 저하시킬 수 있는 것이 선택될 수 있다. 또한, 상기 인공수정체는 신체에 이식되는 생체이식체이므로, 신체에 대한 독성을 나타내지 않는 물질이 선택될 수 있다. 상기 유도물질로는, 세포의 적어도 일부와 구조적 또는 전하적으로 결합되어 세포부착을 유도할 수 있는 물질이 선택될 수 있다. 예를 들면, 세포부착을 유도할 수 있는 세럼(serum)을 포함하는 다양한 단백질 또는 아미노산이 선택될 수 있다. 예를 들면, 상피세포의 이동성을 저하시키기 위하여 RGB 펩타이드(Arginylglycylaspartic acid peptide motif)를 높은 함유량으로 함유하는 단백질 또는 폴리리신(poly-L-lysine)과 같이 세포부착을 유도할 수 있는 아미노산이 선택될 수 있다. 상기 단백질로는 예를 들면, 파이브로넥틴(fibronectin), 비트로넥틴(vitronectin) 및 라미닌(laminin)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나가 선택될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 또는, 세포부착을 유도할 수 있는 상기 단백질 및 상기 아미노산 외에도, 단백질과 유사한 구조를 갖는 물질이 선택되거나, 전하를 이용하여 세포부착을 유도하는 아미노산이 선택될 수도 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 바람직하게는, 인체에서 유래한 파이브로넥틴이 선택되는 것이 좋다. 상기 유도물질로 파이브로넥틴이 선택되는 경우, 상피세포에 대한 높은 부착력을 나타내 상피세포 이동성을 현저하게 저하시킬 수 있으므로, 상기 인공수정체 이식 후 후발백내장의 발생을 저감시킬 수 있다. 본 단계(S6)에서, 상기 유도물질은 버퍼(buffer solution)에 녹인 용액 형태로 사용될 수 있다. 상기 버퍼는 특별히 한정되지는 않으며, 유도물질의 활성을 저하시키지 않으면서 신체에 대한 안정성을 가지는 것을 사용할 수 있다. 예를 들면, PBS(phosphate buffer saline)를 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 버퍼에 상기 유도물질을 녹인 용액 형태로 제조할 시에, 상기 유도물질의 처리함량은 특별히 한정되지는 않으나, 예를 들면, 제조되는 용액 내에서 1 ng/ml 내지 1 g/ml의 농도가 되도록 처리될 수 있다.
상기 유도물질은 삽입, 점착 및 도포로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 방법으로 공급될 수 있다. 상기 유도물질을 상기 패턴상에 공급한 후 건조시킴으로써 상기 유도물질을 배치시킬 수 있으며, 이후 용액의 워싱(washing)이 수행될 수 있다. 상기 유도물질은 상기 인공수정체의 표면에 안정적으로 부착되므로 상기 워싱을 통하여 제거되지 않고 잔류할 수 있다. 상기 유도물질은 상기 인공수정체 표면상에서 5 내지 20㎚의 층을 형성하도록 배치될 수 있다. 바람직하게는, 10㎚의 층을 형성하도록 배치되는 것이 좋다.
제1수정체를 취출하고, 전술한 본 발명의 일 예에 따른 제조방법으로 제조되는 제2수정체를 삽입하는 과정의 전체적인 순서도를 도 12에 나타냈다. 본 발명의 일 측면에 따른 제조방법으로 제조되는 인공수정체는, 상기 유도물질이 상기 인공수정체 상에 형성된 패턴에 적어도 부분적으로 배치됨으로써, 상기 인공수정체가 신체에 이식된 후 상기 인공수정체로 이동하는 상피세포의 이동이 상기 패턴상으로 한정되도록 할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 세포 유도물질을 포함하는 인공수정체가 제공될 수 있다. 상기 세포는 백내장을 포함하는 안질환을 유발하는 세포로, 예를 들면, 상피세포일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 본 실시예에서는 상피세포인 것으로 설명한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 인공수정체의 일 예를 도 4를 참조하여 설명하기로 한다. 도 4를 참조하면, 상기 인공수정체(20)는 옵틱부(22); 및 햅틱부(21)를 포함할 수 있다. 상기 옵틱부(22)는 상기 인공수정체(20)가 수정체를 대체하여 이식완료 된 후, 시야를 인지하기 위하여 광이 통과 또는 투과되는 부분으로, 원형 형상일 수 있다. 상기 햅틱부(21)는 상기 옵틱부(22)로부터 연장되어 형성될 수 있으며, 상기 인공수정체(20)를 지지하는 역할을 할 수 있다. 바람직하게는, 지지력을 향상시키기 위하여, 상기 햅틱부(21)는 상기 옵틱부(22)를 중심에 두고 대칭형으로 적어도 한 쌍이 형성되는 것이 좋다.
상기 옵틱부(22) 및 상기 햅틱부(21) 중 적어도 하나의 일측에 기 결정된 형상으로 패턴(W1, W2)이 형성될 수 있다. 상세하게는, 상기 패턴(W1, W2)은 상기 옵틱부(22)의 가장자리에 인접 또는 근접하도록 형성되거나(W2), 상기 햅틱부(21)에 위치되도록 형성될 수 있다(W1). 상기 패턴(W1, W2)은 상기 인공수정체(20)가 신체에 이식된 후, 빛이 투과하는 상기 옵틱부(22)의 중심부로의 상피세포의 이동을 차단하기 위한 형태로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 패턴(W1, W2)이 상기 옵틱부(22)에 형성되는 경우에는, 상기 옵틱부(22)의 원심으로부터 거리가 먼 가장자리에 형성될 수 있다. 상세하게는, 상기 패턴(W1, W2)이 상기 옵틱부(22)에 형성되는 경우에는, 상기 옵틱부(22)에서 상기 옵틱부(22)의 가장자리에 인접 또는 근접한 위치에 형성될 수 있다. 상기 패턴(W1, W2)은 기 결정된 선폭, 선폭 간격 및 깊이의 요철의 형태로 형성될 수 있다. 상기 요철의 선폭 및 선폭의 간격은 예를 들어, 800nm가 될 수 있으며, 깊이는 요철의 철부 또는 요부의 형상이 유지될 수 있도록 가공될 수 있다. 다른 예로는, 상기 요철의 선폭은 83 내지 228μm가 될 수 있고, 깊이는 70 내지 223μm가 될 수 있다. 상기 패턴(W1, W2)은 독립적으로 형성되는 요철을 하나 이상 포함하도록 형성될 수 있으며, 서로 연결되는 경우에는, 복수 개의 요철을 포함하도록 형성될 수 있다.
상기 기 결정된 패턴(W1, W2)상에 상피세포를 유도하는 유도물질이 공급되어 배치될 수 있다. 상세하게는, 상기 기 결정된 패턴(W1, W2)의 적어도 일부에 상피세포를 유도하는 유도물질이 배치될 수 있다. 이 때 상기 기 결정된 패턴(W1, W2)은 상기 옵틱부(22) 및 상기 햅틱부(21) 중 적어도 하나의 일측에 형성되므로, 상기 유도물질도 상기 옵틱부(22) 및 상기 햅틱부(21) 중 적어도 하나의 일측에 배치될 수 있다. 예를 들면, 기 결정된 패턴(W1, W2)이 상기 옵틱부(22) 및 상기 햅틱부(21) 모두에 위치한 경우에는, 상기 유도물질은 그 중 하나의 위치 또는 모두에 부분적으로 또는 전체적으로 위치될 수 있다. 이는 선택적으로 결정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라 패턴 형성된 후 유도물질이 배치된 인공수정체의 일 예의 측면을 도 13에 도시하였다. 도 13을 참조하면, 상기 인공수정체(20)는 원형의 옵틱부(22) 및 상기 옵틱부(22)로부터 연장된 햅틱부(21)를 포함하고, 요철 형의 패턴(W)이 형성되며, 상기 형성된 패턴(W) 상에 상기 유도물질(21A)가 배치될 수 있다. 여기서, 상기 패턴(W)의 적어도 일부에 상기 유도물질(21A)이 배치되되, 상기 햅틱부(21) 측의 패턴 또는 상기 옵틱부(22) 측의 패턴 중 하나 이상의 위치에 배치될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 인공수정체는 제어된 위치에 형성되는 패턴 및 상기 패턴상에 배치되는 상피세포 유도물질을 통하여, 혼탁물을 조성하는 세포가 증식하는 방향을 차단하는 제어를 할 수 있다. 이를 통하여, 후발백내장의 발생을 저감 또는 방지할 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 : 유도물질
22 : 옵틱부
100 : 안구
110 : 수정체
112 : 후낭
120 : 유리체
130 : 진대
140 : 각막
150 : 홍채
160 : 모양체
170 : 동공
200 : 형상인식부
201 : 인식파 또는 인식광
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

Claims (12)

  1. 패턴을 형성할 인공수정체를 준비하는 단계;
    형상인식부가 상기 인공수정체의 표면 형상을 인식하는 단계;
    인식된 상기 인공수정체의 표면 형상을 제어부로 송신하는 단계;
    상기 제어부로부터 상기 인공수정체의 표면 형상 및 레이저 초점의 위치 데이터를 레이저 조사부에 송신하는 단계;
    상기 제어부로부터 수신한 상기 인공수정체의 표면 형상에 따라 상기 레이저 조사부가 레이저를 조사하여, 상기 인공수정체의 표면에 기 결정된 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 기 결정된 패턴의 적어도 일부에 안질환을 유발하는 세포를 유도하는 유도물질을 배치하는 단계;를 포함하는, 세포 유도물질을 포함하는 인공수정체의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유도물질은 세포의 적어도 일부와 구조적 또는 전하적으로 결합되어 세포부착을 유도할 수 있는, 세포 유도물질을 포함하는 인공수정체의 제조방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 유도물질은 RGB 펩타이드(Arginylglycylaspartic acid peptide), 폴리리신(poly-L-lysine), 세럼(serum), 파이브로넥틴(fibronectin), 비트로넥틴(vitronectin) 및 라미닌(laminin)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는, 세포 유도물질을 포함하는 인공수정체의 제조방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 유도물질은 상기 인공수정체 표면상에서 5 내지 20㎚의 층을 형성하도록 배치되는, 세포 유도물질을 포함하는 인공수정체의 제조방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 형상인식부는 상기 인공수정체의 XY 평면 상인 2차원의 왜곡 및 상기 XY 평면으로부터 수직방향인 Z 방향의 왜곡을 포함한 3차원의 왜곡을 보정한 상기 인공수정체의 3차원 형상을 인식하여 상기 제어부로 송신하는, 세포 유도물질을 포함하는 인공수정체의 제조방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 상기 인공수정체의 3차원 위치정보 및 3차원 형상 설계 파일에 포함된 3차원 위치정보 중 하나에, 가공될 패턴의 정보를 부여하고, 배치된 상기 인공수정체의 표면의 3차원 위치정보 및 상기 3차원 형상 설계 파일에 포함된 3차원 위치정보의 매칭을 통한 정렬을 시켜, 레이저 패터닝이 수행되도록 하는, 세포 유도물질을 포함하는 인공수정체의 제조방법.
  7. 광이 통과되는 원형의 옵틱부; 및
    상기 옵틱부로부터 연장되는 하나 이상의 햅틱부;를 포함하고,
    상기 옵틱부 및 상기 햅틱부 중 적어도 하나의 일측에 기 결정된 패턴이 형성되고,
    상기 기 결정된 패턴의 적어도 일부에 상피세포를 유도하는 유도물질이 배치되는, 세포 유도물질을 포함하는 인공수정체.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 패턴은 독립적으로 형성되는 요철을 하나 이상 포함하여 형성되는, 세포 유도물질을 포함하는 인공수정체.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 패턴은 서로 연결되는 복수 개의 요철을 포함하여 형성되는, 세포 유도물질을 포함하는 인공수정체.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 패턴은 상기 옵틱부에서 상기 옵틱부의 가장자리에 근접하도록 형성되는, 세포 유도물질을 포함하는 인공수정체.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 유도물질은 RGB 펩타이드(Arginylglycylaspartic acid peptide), 폴리리신(poly-L-lysine), 세럼(serum), 파이브로넥틴(fibronectin), 비트로넥틴(vitronectin) 및 라미닌(laminin)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는, 세포 유도물질을 포함하는 인공수정체.
  12. 청구항 7에 있어서,
    상기 유도물질은 상기 인공수정체 표면상에서 5 내지 20㎚의 층을 형성하도록 배치되는, 세포 유도물질을 포함하는 인공수정체.
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