KR20210049532A - 피부 삽입반발력을 줄이도록 고안된 베벨 형상을 가진 모발이식용 바늘의 정밀 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모발이식수술에서 모근을 끼워 피부에 이식하는데 사용하는 모발이식용 바늘에 관한 것이다. 바늘의 날카로운 베벨 부 형상이 최적의 길이와 삽입력을 갖도록 지정하고, 머리카락이 끼워지는 홈 부를 가공을 가공함에 있어서 정밀성과 생산성을 높이도록 고안된 모발이식용 바늘의 제조방법에 대하여 개시한다.

Description

피부 삽입반발력을 줄이도록 고안된 베벨 형상을 가진 모발이식용 바늘의 정밀 제조방법 { Method for manufacturing a hair transplant needle that reduces the repulsive force generated when inserted into the skin }

본 발명은 모발이식용 바늘의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 두피에 삽입할 때 반발력을 줄이는 최적의 형태를 가진 바늘의 형상을 발명하고 이를 정밀하게 제조하는 제조방법에 관한 것이다.

모발 이식기(식모기)는 두피의 발모영역으로부터 모발을 채취하여 이를 탈모된 다른 불모영역의 두피에 심어서 이식(transplant)하는 모발 시술법에 사용되는 의료 장비이다.

통상의 식모기에 사용되는 바늘의 형상은 주사바늘과 같이 파이프 형태의 소재를 이용하여 특정 각도로 3면 연마하여 날카로운 형상(베벨)을 형성시키고, 베벨의 상단 부에는 길이 방향으로 긴 홈을 내어 핀셋으로 머리카락을 잡고 바늘의 내부에 모근 부를 바늘 앞에서 삽입 시킬 수 있도록 제작하였다.

종래의 식모기 바늘은 베벨의 형상에 대한 기준과 관련 연구가 없어 두피에 삽입 시 부하가 크거나 지나치게 긴 베벨의 형태로 인해 인체에 위험을 초래하는 경우가 있었다.

또한, 관련 산업의 작은 규모로 인해 머리카락을 끼우는 홈을 가공함에 있어서 정밀성과 생산성을 높인 제조방법이 개발되어 있지 않아 높은 불량률과 높은 제조단가를 초래하고 있다.

이에 통상의 한국인 두피 깊이를 고려하고 삽입 시 부하를 줄일 수 있는 최적의 바늘 형상을 고안하고 이에 대해 정밀성 및 생산성에서 효과적인 제조방법을 발명하였다.

제10-0889001호(모발이식용 식모기)

종래의 식모기에 대해 제10-0889001호(모발이식용 식모기)에 개시되었다. 식모기는 모발이식수술에서 채취된 모발의 모근 부위를 바늘에 끼워 환자의 탈모부위에 삽입하는데 사용되는 기구이며, 한 환자의 수술 시에 통상적으로 6개~10개의 식모기를 이용하여 반복적으로 사용하게 된다.

모발이식 수술은 통상적으로 수천 모의 머리카락을 심는 수술로서 의사가 주사바늘로 피부를 뚫는 행위를 다른 어떤 수술보다 월등히 많이 행하는 수술이다. 따라서 바늘 끝이 날카롭지 않으면 사용하는 의사에게 큰 불편을 초래하게 되며, 이에 날카로운 바늘에 대한 의사들의 요구도가 높다.

반면, 통상적으로 날카로운 바늘은 긴 베벨 길이를 형성하게 된다. 베벨 부위는 모근이 장착되지 않은 부위로서 모근의 길이와 상관없이 오로지 두피를 뚫기 위해서 필요한 부분이다. 즉, 수술 시 피부에 삽입되는 바늘의 깊이는 모근의 길이에 베벨의 길이를 더한 길이이며, 베벨이 지나치게 길면 필요이상으로 바늘을 깊이 삽입해야 한다. 이는 바늘이 환자의 두개골에 닿아 끝이 손상되는 일을 발생시키며 환자에게도 위험을 초래하게 된다.

다시 말해 베벨의 길이가 적당하게 짧으면서도 바늘 끝은 날카로워 피부에 삽입 시 부하가 적은 바늘이 요구된다.

한편, 모발이식 바늘은 내경이 크고 외경이 작아 결과적으로 벽 두께가 얇은 바늘일수록 수술에 적합한 것으로 알려져 있다. 이는 바늘의 외경 크기가 두피에 형성되는 구멍의 크기이며 내경 크기가 이에 삽입되는 모근의 크기이므로, 삽입 후 그 차이로 인해 모근이 이탈되는 것을 가급적 줄이기 위함이다. 그러나 식모기의 바늘은 수백 번 반복 사용되므로 내구성이 요구된다. 지나치게 벽 두께가 얇은 바늘은 쉽게 끝이 휘어져 수술을 마치기 전에 폐기하고 교체해야 한다. 즉, 바늘의 내 외경을 선택함에 있어서도 적절하게 얇은 바늘 벽을 형성시킴과 동시에 수술을 마칠 때까지 바늘 끝이 휘어지지 않을 내구성을 가진 바늘을 제작할 필요가 있다.

바늘에서 길이방향으로 긴 모양의 (머리카락을 끼우는)홈을 제작함에 있어서 그 폭은, 지나치게 넓으면 모근이 이탈하거나 두피(피부) 삽입 시 모근의 모유두부가 외부로 노출되어 손상될 염려가 있으며 지나치게 좁을 경우 머리카락을 끼우는 수술 보조자의 작업이 어려워지게 된다. 또 최근 크게 각광을 받는 펀칭 방식으로 모낭을 채취하는 비절개모발채취방식(FUE)으로 채취한 모낭의 형상은 상단 부에 피부 조직이 많이 붙어 있는 형태이며 동시에 머리카락은 짧은 형태로서 바늘에 모근을 끼울 때 머리카락 뿐만 아니라 피부조직의 일부가 바늘 외부로 돌출될 필요성이 있다. 이는 모낭의 머리카락이 짧아 핀셋으로 머리카락을 잡기 어렵고, 머리카락 대신 상단 부 피부조직을 잡고 바늘이 끼울 경우가 빈번하기 때문이다. 즉, 홈 부의 폭을 결정함에 있어서도 이러한 요건들을 감안하여 정밀하게 결정해야 할 필요가 있다.

또, 바늘 제작법에 있어서 종래의 바늘은 (머리카락을 끼우는)길이방향으로 긴 모양의 홈을 가공하는 방법에 있어 정밀성과 생산성을 고려한 제조방법에 대해 발명된 기술이 없어 제조시 불량 발생률이 높고, 제조단가도 지나치게 높게 설정되어 있는 실정이다.

날카로운 바늘 끝을 형성하면서, 지나치게 길지 않은 베벨을 형성하기 위해 3단 연마를 실시하고, 그 연마를 실시하는 최적의 각도를 개발하였다.

바늘의 내외경은 최소의 바늘 벽 두께를 만족시키면서 수술 끝까지 내구성을 유지할 수 있는 최적의 내외경 크기를 개발하였다.

(머리카락을 끼우는)길이 방향으로 긴 모양의 홈의 폭은 FUE방식을 채취한 모근의 형상을 고려하여 이를 별도의 정리없이 장착할 수 있도록 최적의 폭을 연구하여 개발하였다.

바늘의 (머리카락을 끼우는)긴 모양의 홈을 가공함에 있어서 정밀성과 생산성을 높인 제조방법을 개발하였다.

최적의 베벨의 형태는 피부를 뚫는 데서 발생하는 부하를 줄여주어 시술하는 의사의 팔에 부담을 줄여주고, 수술의 정밀도를 높이게 된다. 또한 적절한 길이의 베벨은 환자 두피 속 뼈에 바늘이 닿아 손상되는 일을 줄이고, 환자의 안전성도 높이게 된다. 또한 적절한 홈의 폭은 FUE방식으로 채취한 모낭을 별도로 정리할 필요 없이 곧바로 식모기에 삽입시킬 수 있도록 지원한다. 뿐만 아니라 정밀성과 생산성을 높이도록 고려된 본 발명의 제조방법은 바늘의 품질과 바늘의 가격 경쟁력을 향상 시킨다.

도1은 본 발명인 식모기 바늘을 제조하는 방법에 대한 제조 공정도이다.
도2는 본 바늘 내 외경을 표시한 바늘의 정면도이다.
도3은 본 발명인 바늘의 평면도이다.
도4는 1차 연마 각도를 표시한 바늘의 측면도이다.
도5는 2,3차 연마를 위해 회전시키는 각도를 나타내는 바늘의 정면도이다.
도6은 2차 연마 각도를 표시한 바늘의 사시도이다.
도7은 3차 연마 각도를 표시한 바늘의 사시도이다.
도8은 상단 홈 부를 가공하는 사진이다.
도9는 본 발명품과 본 발명범위를 벗어난 바늘간 삽입반발력 비교 시험 결과표이다.
도10은 생산성을 높이는 제조장치 일 실시예의 사시도이다.
도11은 생산성을 높이는 제조장치 일 실시예의 상세도이다.
도12는 생산성을 높이는 제조장치 일 실시예의 부분 상세도이다.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시 예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당 업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시 예를 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.

도1은 본 발명인 식모기 바늘 제조방법의 흐름도이다. 이하 도 1을 참고하여 본 발명인 식모기 바늘의 제조방법을 설명하도록 한다.

바늘은 지정된 내 외경을 가진 파이프를 원소재로 이용하여 제작한다. 원소재의 재질은 일반적으로 피부 감작성, 피내 반응, 세포독성, 급성독성 등을 고려하여 STS304, STS304L, STS316, STS316L 및 기타 STS300계열의 오스테나이트계 스테인레스 스틸을 사용하며 경우에 따라 경도가 더 요구되는 경우 STS410, STS420J2 및 기타 STS400계열의 마르텐사이트계 스테인레스 스틸을 QT (Quenching & Tempering) 열처리하여 사용한다.

상기 파이프 소재를 지정된 길이로 절단한다. 절단방법의 일 실시 예로서 파이프 여러 개를 다발로 묶고, 양쪽을 와이어방전커팅 하여 효율적이고 정밀하게 절단한다.

이후 상기 절단된 소재의 단부에 날카로운 날을 형성하기 위해 1,2,3차 연마를 실시한다.

본 발명의 1차 연마는 바늘의 끝 단부가 그 축심에 대하여 12~20도의 1차 연마각(201)으로 비스듬하게 연마되며, 2, 3차 연마는 바늘을 좌우로 55~65도의 2,3차연마회전각(501a,501b) 각각 회전시켜 22~30도의 2,3차 연마각(301a,301b)으로 비스듬하게 연마한다. 2,3차 연마에 있어서 좌우 순서는 지정되지 않는다.

다음 공정으로 상기 단부가 날카롭게 가공된 바늘에 모근을 끼울 때 머리카락을 끼우기 위한 상단 홈부를 0.28~0.45의 홈 부 폭(410)으로 가공한다. 이 때, 도 8의 사진과 같이 얇은 휠 공구를 이용하여 정밀하게 가공한다. 가공하고자 하는 홈 부의 폭을 감안하여 그에 맞는 두께의 커팅 휠을 선택하여 가공하며, 이 때 사용하는 커팅 휠은 추지석 재질, 다이아몬드 파우더 부착 금속재질, 혹은 초경 등을 선택하여 사용한다. 추지석 재질은 버(burr)의 발생은 상대적으로 적은 특징이 있고, 다이아몬드 파우더가 부착된 금속재질은 공구 수명이 높아 공구비가 절감되며 버(burr)의 발생은 추지석 재질에 비해 상대적으로 많은 특징이 있다. 초경 휠은 다른 공구의 비가 비싸지만, 닳을 경우 연마하여 재사용이 가능하고 burr발생은 다이아몬드 파우더 부착 금속 휠에 비해 적다는 장점이 있다.

다음 공정으로 부분 연마를 실시하여 디버링을 한다. 홈부 절단 가공으로 발생한 버(burr)에 대해서 외면 부는 수세미 등으로 연마하고 홀내면부는 얇은 봉을 이용하여 디버링을 실시한다.

이후 상기 디버링한 바늘을 에탄올 등으로 세척한다.

본 발명품은 상기 지정된 1,2,3차 연마각 및 2,3차 연마회전각으로 연마되되 약 1.0mm 외경의 파이프를 사용할 때 2.75~3.50mm로 지정된 베벨길이(401)로 제작한 바늘이다. 참고 치수로서 2차연마부 베벨 길이(402)는 0.90~1.52mm로 지정된다. 도 10는 본 발명에서 지정한 범위를 벗어난 형태의 베벨을 가지고 기존 방식으로 제작한 바늘과 본 발명품간 삽입반발력을 비교 시험을 실시한 결과표이다. 연마각 및 연마회전각, 베벨길이, 내외경 길이, 제작방법 등 다양한 변수가 있으나 베벨길이를 기준으로 구분 삽입 시 발생한 반발력을 비교도출하였다. 삽입 시험은 ISO 표준(DINI13097)을 따르며 삽입 재료는 폴리우레탄 호일 0.04mm를 사용, 삽입 속도는 1.6mm/s로 설정하여 측정하였다. 도 10의 측정 결과값이 따르면 본 발명품의 삽입 반발력이 가장 작게 발생하여 삽입력이 우수함이 입증되었다. 이는 최적의 연마 각도와 진보된 공정 방법에 따라 바늘 끝 손상이 적게 발생하는 공정의 특성이 반영된 것으로 판단할 수 있다.

본 발명에서 상기 지정한 1,2,3,차 연마각 및 2,3차 연마회전각으로 연마할 때, 약 0.8mm 외경의 파이프를 사용할 때 베벨길이는 0.58~0.68mm로 지정되며, 약 1.2mm외경의 파이프를 사용할 때는 베벨길이가 3.28~4.03mm로 지정되고, 약 0.6mm외경의 파이프를 사용할 때 베벨길이는 1.55~2.30mm로 지정된다.

도8은 얇은 커팅 휠을 이용하여 바늘의 홈 부를 가공하는 사진이다. 사진에 나타난 바와 같이 휠 높이를 바늘 한쪽 면만 절단하는 높이로 세밀하게 고정시킨 후 회전시키고, 바늘을 전진 이동시켜 홈 부가 길게 절단되도록 가공한다. 이때 바늘을 고정하고 휠을 수평이동시키는 방법을 택할 수 도 있다. 바늘 혹은 휠을 정밀하게 이동시키기 위해 LM가이드 등을 이용하여 직진성을 보장시킨다. 또 매 공정시 절단 길이를 일정하게 하기 위해 바늘 고정부 지그(JIG)에 바늘 위치를 일정하게 위치시키는 고정부를 만들고, 지그가 전진할 때는 스토퍼를 형성시킬 수 있다.

도 10는 한번에 여러 개의 바늘을 일정한 간격으로 지그에 로딩시키고, 가로 X축으로 일정한 이동이 가능하게 하여 생산성을 더 높인 제작장비의 일 실시 예이다.

상기 일 실시 예에 따르면, 바늘로딩판(1010)은 바늘을 등간격으로 여러 개 배치 및 클램핑 할 수 있고, Y축이동지그판(1011) 위 클램핑하여 고정될 수 있다. Y축이동지그판 하단에는 LM블록이 고정되고, X이동지그판(1012)상단에는 LM가이드가 고정되어 두 지그판이 체결된 상태로 Y축이동이 가능하다. Y축이동지그판(1012)하단에는 다시 LM블록이 고정되고, 베이스플레이트판(1013) 상단에 LM가이드가 고정되어 두 판이 체결된 상태로 X축 이동이 가능하다. X축 이동은 각 바늘(1007)이 커팅 휠(1002)과 정렬되도록 한 스탭씩 이동한 후 멈춰있을 필요가 있으므로 위치고정 장치가 장착될 수 있다. 상기 위치고정 장치의 일 실시 예로서 도 12에 도시된 바와 같이 볼플런저(1200)가 고정되어 있고 지그판에는 위치결정 홈(1012a)이 있어 특정이상의 힘이 작용하면 한 스탭씩 이동하고, 그 이하의 힘에서는 고정되는 역할을 수행하게 할 수 있다.

도10에 도시된 일 실시예에서는 X축이동핸들(1009)과 Y축이동핸들(1008)을 잡고 수동으로 이동 시키도록 도시되어 있으며, 도시되지 않았지만 X축, Y축에 각각 모터를 달고 자동으로 작동하게 할 수 도 있다.

스토퍼(1004)는 지그가 Y축으로 전진하는 한계 위치를 세팅하여 커팅되는 길이를 일정하게 하는 역할을 한다. 연마툴가이드(1014)는 구조상 연마 툴이 길게 형성되어 흔들림이 발생하는 현상을 막아주는 역할을 하며 내부에 베어링이 장착될 수 있다.

도11은 상기 여러 개의 바늘을 일정한 간격으로 지그에 로딩하여 생산성을 높인 제작장비 일 실시예에서 다수의 바늘을 로딩시 베벨의 정렬을 쉽게 일치시키는 바늘정렬경사가이드(1020)을 나타낸 상세도이다. 바늘(1007)이 바늘로딩판(1010)에 놓여지면 외경의 절반정도는 로딩 판의 위치 홈에 끼워지는 상태가 되고 나머지 절반은 위로 돌출된 상태가 된다. 이때 2,3차 연마면은 아래쪽에 있으므로 돌출되지 않고 1차 연마면 만 돌출된다. 따라서 1차연마면과 같은 경사의 경사를 가이드 제작하여 바늘을 눌러주면, 바늘의 베벨이 위쪽을 향해 열리는 형태로 쉽게 정렬된다.

이상과 같이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 명세서의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능함을 이해할 수 있다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (16)

1. 모발이식에서 모근을 끼워 탈모부위에 식모하는 데 사용하는 바늘을 제조함에 있어서,
   내 외경을 가진 파이프 형태를 절단하고;
   끝 단부를 3방향 이상으로 연마하되;
   1차 연마는 축심에 대하여 12~20도(201)로 비스듬하게 연마하며;
   2,3차 연마는 축심과 1차연마된 면을 동시에 직교하는 면을 기준으로 좌우로 각각 55~65도로 회전(301a, 301b) 시킨 상태에서 축심과 22~30도(301a, 301b) 비스듬하게 연마하여 좌우 양측에 한 쌍의 제2 경사면을 구비하시키고;
   상기 1,2,3차 연마로 가공하여 형성된 베벨이 위를 향해 열리게 놓았을 때 상부에 길이방향으로 길게 커팅 휠로 가공하여 형성된 0.28~0.45mm폭(410)의 내외면 관통 홈을 구비시키는 모발이식용 바늘의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   수세미 등으로 연마하거나 전해연마하여 버(Burr)를 제거하는 후처리 공정이 추가된 모발이식용 바늘 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   외경이 0.95~1.05이며 내경이 0.78~0.88인 원소재 파이프를 사용하여 제조하고 관통 홈에 의해 잘려진 베벨 부에 외면 베벨 형상의 가상 교점에서부터 바늘 끝 부까지 축심에 수평하게 측정한 길이(401), 즉 전체 베벨의 길이가 2.75~3.50mm인 모발이식용 바늘 제조하는 방법
4. 외경이 0.75~0.85 이며 내경이 0.58~0.68인 원소재 파이프를 사용하여 제조하고 관통 홈에 의해 잘려진 베벨 부에 외면 베벨 형상의 가상 교점에서부터 바늘 끝 부까지 축심에 수평하게 측정한 길이(401), 즉 전체 베벨의 길이가 2.05~2.90mm 모발이식용 바늘 제조하는 방법.
5. 외경이 1.15~1.25 이며 내경이 0.98~1.10인 원소재 파이프를 사용하여 제조하고 관통 홈에 의해 잘려진 베벨 부에 외면 베벨 형상의 가상 교점에서부터 바늘 끝 부까지 축심에 수평하게 측정한 길이(401), 즉 전체 베벨의 길이가 3.28~4.03mm 모발이식용 바늘 제조하는 방법.
6. 외경이 0.55~0.65 이며 내경이 0.38~0.48인 원소재 파이프를 사용하여 제조하고 관통 홈에 의해 잘려진 베벨 부에 외면 베벨 형상의 가상 교점에서부터 바늘 끝 부까지 축심에 수평하게 측정한 길이(401), 즉 전체 베벨의 길이가 1.55~2.30mm 모발이식용 바늘 제조하는 방법.
7. 제 1항에서 원소재 파이프의 재질을 STS304, STS304L, STS316, STS316L 등을 사용한 모발이식용 바늘의 제조방법.
8. 제 1항에서 원소재 파이프의 재질이 STS410, STS420J2 등 400계열의 마르텐사이즈 계이고 QT (Quenching & Tempering) 열처리를 시행하여 경도를 높여 사용한 모발이식용 바늘의 제조방법.
9. 제 1항에 있어서 2,3차 베벨연마 공정의 순서를 후 처리공정 이후로 변경한 모발이식용 바늘의 제조방법.
10. 제 1항에 있어서 날카로운 형상을 무디게 연마하는 공정을 더 포함하여 두피에 다른 기구를 이용해 미리 구멍을 낸 그 부위에 삽입하는 슬릿방식 수술용으로 사용할 수 있도록 하는 모발이식용 바늘의 제조방법.
11. 제 1항에 있어서 1,2,3차 연마면 반대 면에 최대 2면을 추가로 연마하는 공정을 더 포함하는 모발이식용 바늘의 제조방법.
12. 제 1항에 있어서 제조공정이
    파이프 길이 절단;
    1차 베벨 연마;
    2,3차 베벨연마;
    홈부 가공;
    후처리;
    세척 등의 순으로 제조한 모발이식용 바늘의 제조공정.
13. 제 1항에 있어서
    등 간격의 바늘 로딩 홈을 2개이상 구비하여 여러 개의 바늘을 놓고 클램핑할 수 있는 바늘로딩판(1010);
    이를 정밀하게 X,Y축으로 각각 정밀하게 이동시키는 LM가이드;
    X축 이동에서 한 스탭씩 이동하고 고정되는 위치결정 장치;
    등을 이용하여 생산 효율성을 높인 모발이식 바늘의 제조공정.
14. 제 12항에 있어서
    다수의 바늘의 베벨을 쉽게 정렬시키기 위해서,
    경사로를 이용한 가이드가 더 포함된 모발이식 바늘의 제조공정.
15. 제 12항에 있어서
    X,Y축을 이동을 위해 모터를 1개 이상 장착하여 자동 또는 반자동화한 모발이식 바늘의 제조공정.
16. 제 15항에 있어서
    커팅 휠의 흔들림을 줄이기 위한 연마툴가이드가 장착된 장비를 이용한 모발이식 바늘의 제조공정.

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