WO2020153788A1 - 광 조사 장치 - Google Patents

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WO2020153788A1
WO2020153788A1 PCT/KR2020/001167 KR2020001167W WO2020153788A1 WO 2020153788 A1 WO2020153788 A1 WO 2020153788A1 KR 2020001167 W KR2020001167 W KR 2020001167W WO 2020153788 A1 WO2020153788 A1 WO 2020153788A1
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irradiated
light source
wavelength band
irradiation device
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배희호
윤영민
이아영
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서울바이오시스 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a light irradiation device, and more particularly, to a light irradiation device used for treatment.
  • ultraviolet rays are known to have a sterilizing effect, and a conventional ultraviolet treatment device is used in a manner that irradiates ultraviolet rays to a region requiring treatment by operating it near the skin using a conventional ultraviolet lamp.
  • ultraviolet rays have side effects such as skin aging and cancer, as well as antiseptic effects. Accordingly, there is a need for a method capable of obtaining a sterilizing effect in a safe manner that does not affect the human body.
  • An object of the present invention is to provide a light irradiation device having a high sterilizing effect while minimizing side effects on the human body.
  • the light irradiation apparatus includes a housing, a substrate provided in the housing, and a light source mounted on the substrate, wherein the light source is provided in at least one or more and has a first light in a blue wavelength band.
  • control unit may control the first and second light sources such that the second light is emitted after the first light is emitted.
  • the second light may correspond to at least one wavelength band of UVA, UVB, and UVC wavelength bands.
  • the first light may have a wavelength band of about 400nm to about 500nm.
  • the first light may further include light in a wavelength band corresponding to visible light, and the first light may have a wavelength band of about 380 nm to about 780 nm.
  • the spectrum of the first light has an area of about 55% or more compared to the area of the normalized solar spectrum, and the peak of the first light may have a deviation of about 0.14 or less compared to the normalized solar spectrum.
  • the second light may have a wavelength band of about 240nm to about 280nm.
  • the first light may be irradiated for a first time, and the second light may be irradiated for a second time shorter than the first time.
  • the second light may be irradiated after irradiation of the first light is completed, and the second light may be irradiated before the irradiation of the first light is completed and the first time And at least a portion of the second time may have a section overlapping each other.
  • the first light may be irradiated continuously, and the second light may be irradiated discontinuously.
  • the second light may be irradiated periodically.
  • the light irradiation device may be used for the treatment of the human body, for example, it may be used for the treatment of acute wounds.
  • the second light source when the dose of the harmless range per day is the allowable dose amount when the second light is applied to the human body, the second light source may emit the second light within the allowable dose amount. have. In one embodiment of the present invention, the second light may be irradiated with a dose amount of about 30 J/m 2 to about 1,000,000 J/m 2 .
  • a light irradiation device having a high sterilization effect while minimizing side effects to the human body is provided.
  • FIG. 1 is a plan view showing a light irradiation device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a light irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 3A and 3C show a driving method of a light irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention, and show time according to on/off of the first and second light sources.
  • 4A and 4B illustrate a method of driving a light irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention when sequentially irradiating a first light and a second light, and turn on/off the first and second light sources. It shows the time to follow.
  • 5A to 5C show a driving method of a light irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention, and show time according to on/off of the first and second light sources.
  • FIG. 6 is a spectrum of light emitted from a first light source in a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7A is a plan view of a light irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line I-I' of FIG. 7A.
  • FIG 8 and 9 are examples illustrating an example in which a lighting device according to an embodiment of the present invention is implemented as a product.
  • FIG. 10 is a graph showing a sterilization effect according to irradiation conditions when light is applied to a sterilization object using a light emitting device according to an embodiment of the present invention and the present invention.
  • FIG. 11A is a graph showing the results of testing the sterilizing power of the first light
  • FIG. 11B is a graph showing the results of testing the sterilizing power of the second light.
  • FIG. 12A shows the number of bacteria when irradiated with the first light alone, when irradiated with the second light alone, and when the first and second light are combined and irradiated
  • FIG. 12B is irradiated with the first light alone
  • the second light alone was irradiated, and the first and second light were irradiated in combination, it shows the sterilizing power.
  • FIG. 13A shows the number of bacteria when the combination order of the first light and the second light is differently set and irradiated
  • FIG. 13B shows the sterilizing power when the combination order of the first light and the second light is differently set and irradiated.
  • FIG. 14A shows the number of bacteria when irradiated with the first light and the second light sequentially under in vitro conditions, but with different amounts of light from the first light
  • FIG. 14B sequentially irradiates the first light and the second light. 1 It shows the sterilizing power when the amount of light is different.
  • FIG. 15A shows the number of bacteria when irradiated with the first light and the second light sequentially in an in vivo condition but with different amounts of the first light
  • FIG. 15B sequentially shows the first light and the second light under in vivo conditions. It shows the sterilizing power when irradiated with but with different light quantity of the first light.
  • Figure 16 shows the change in sterilizing power according to the date in vivo conditions.
  • Figure 17 shows the results of measuring the number of bacteria against the date in vivo conditions.
  • FIG. 19A and 19B are photographs photographing the shape of the wound area according to the date
  • FIG. 19A is photographs of the wounds of the irradiated group
  • FIG. 19B is photographs of the wounds of the irradiated group.
  • FIG. 20A is a graph showing the content of thymine dimer in tissue as a percentage, and FIG. 20B shows the degree of tissue luminescence stained with DCFH-DA.
  • the present invention relates to a light irradiation device that performs sterilization by applying sterilization light to an object in need of sterilization.
  • the light irradiation device according to an embodiment of the present invention can be used for wound healing purposes where wound healing is required.
  • the object to be sterilized is a human body and the skin is wounded, it is necessary to sterilize the pathogen at the wound site, and the sterilizing device according to an embodiment of the present invention may be used to sterilize the pathogen in the wound.
  • the pathogen ( ⁇ , pathogen) refers to microorganisms, such as bacteria, viruses, bacteria, fungi, protozoa, fungi.
  • the light irradiation device according to an embodiment of the present invention is used for various wounds such as wounds, ulcers, surgical site infection, laceration, incised wounds, and punctured wounds. Can be.
  • FIG. 1 is a plan view showing a light irradiation device according to an embodiment of the present invention.
  • the light irradiation apparatus 100 includes a first light source 30 for emitting first light, a second light source 40 for emitting second light, and the first and second light sources It includes a substrate 20 for mounting (30, 40).
  • the first light source 30 and the second light source 40 are mounted on the substrate 20, and the substrate 20 is particularly limited as long as the first and second light sources 30 and 40 can be mounted. It is not intended to be provided in various forms.
  • the substrate 20 may be provided in a form in which wiring is included to supply power to the first and second light sources 30 and 40.
  • the substrate 20 may be formed of, for example, a metal substrate on which wiring is formed, a printed circuit board, or the like.
  • the first light source 30 emits the first light in the blue wavelength band among the visible light wavelength bands.
  • the first light may correspond to light in a wavelength band of about 400 nm to about 500 nm.
  • the first light may be light in a wavelength band of about 400 nm to about 420 nm.
  • the first light may be light having a wavelength of 405 nm.
  • the first light acts on a photosensitizer present in microorganisms such as bacteria, bacteria, and fungi to damage cells and induce the death of microorganisms.
  • the first light corresponds to the absorption wavelength of porphyrin, a photosensitizer present in bacteria.
  • the first light shows a high sterilizing power in particular at a wavelength of 400 nm to 420 nm and 455 nm to 470 nm, which corresponds to the absorption wavelength band of the photosensitizer porphyrin.
  • Porphyrin is a pigment that is an essential element in the intracellular oxygen delivery process.
  • Porphyrin shows a particularly high absorption at a wavelength of about 402 nm to about 420 nm, and also absorbs a wavelength of about 455 nm to 470 nm.
  • porphyrin since porphyrin has a difference in content depending on the type of bacteria, it may be used for the purpose of killing specific bacteria by adjusting the wavelength and intensity of the first light.
  • the first light When the first light is applied to the bacteria, porphyrin in the bacteria absorbs the first light, and reactive oxygen species are generated in the cells of the bacteria by the energy of the first light. Free radicals accumulate in the cells of bacteria and oxidize the cell walls of bacteria, and as a result, bacteria are killed.
  • the second light source 40 emits second light in the ultraviolet wavelength band. That is, the second light may be light in a wavelength range of about 100 nm to about 400 nm, and may be UVA, UVB, or UVC.
  • UVA may have a wavelength band of about 315 nm to about 400 nm
  • UVB may have a wavelength band of about 280 nm to about 315 nm
  • UVC may have a wavelength band of about 100 nm to about 280 nm.
  • the second light may correspond to UVC, and may have a wavelength band of about 240 nm to about 280 nm.
  • the second light may be light having a wavelength of 275 nm.
  • DNA in the bacteria absorbs the second light, and the DNA structure changes due to the energy of the second light.
  • the binding of thymine and adenine in DNA is broken by absorption of the light, because the bases constituting DNA, purine or pyrimidine, strongly absorb ultraviolet rays, and thymine dimer is formed as a result of absorption of light.
  • DNA is modified, and the modified DNA has no cell proliferation ability, leading to the death of bacteria.
  • DNA can absorb light in a wavelength range of about 240 nm to about 280 nm.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a light irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the light irradiation apparatus includes a first light source 30 for emitting first light, a second light source 40 for emitting second light, and the first light source 30 ) And a control unit 50 for controlling the emission of the second light source 40, a control unit 50 and a power supply unit 60 for supplying power to the first and second light sources 30, 40. have.
  • each of the first and second light sources 30 and 40 may emit a first light including a blue wavelength band and a second light including an ultraviolet wavelength band.
  • the first and second light sources 30 and 40 may be implemented with various light sources.
  • various light emitting diodes, halogen lamps, fluorescent lamps, gas discharge lamps, and lasers may be used as the first and second light sources 30 and 40, respectively, and the type is not limited.
  • the control unit 50 may control whether light is emitted from the first and second light sources 30 and 40, the amount of light, the intensity of the light, and the emission time.
  • the controller 50 may control whether light is emitted, the amount of light, the intensity of the light, and the emission time in various ways.
  • the power supply unit 60 is electrically connected to the first and second light sources 30 and 40 and the control unit 50 to supply power to the first and second light sources 30 and 40 and the control unit 50.
  • the power supply unit 60 is illustrated as supplying power to the first and second light sources 30 and 40 through the control unit 50, but is not limited thereto, and the first and second light sources 30 , 40) may be directly connected to the power supply unit 60 to supply power to the first and second light sources 30 and 40.
  • the light irradiation apparatus 100 may be further provided with an optical unit that selectively focuses or diverts light emitted from the first and second light sources 30 and 40.
  • the optical unit includes first and second light sources 30, The light generated from 40) can be focused to a narrow range or a wide area as needed. Alternatively, the light may be focused or dispersed in a uniform or non-uniform form according to a position to which light is to be irradiated.
  • the optical unit may include at least one or more lenses as necessary, and the lenses may perform various functions such as focusing, dispersing, uniformizing, and non-uniformizing light from the first and second light sources 30 and 40.
  • lenses for focusing light on the first and second light sources 30 and 40 may be used.
  • a lens for dispersing light may be used.
  • the control unit 50 drives the first light source 30 and the second light source 40 simultaneously or separately, respectively. That is, the first and second light sources 30 and 40 may be turned on/off at the same time, and the first light source 30 and the second light source 40 may be turned on/off separately.
  • the intensity of the light emitted from the first light source 30 and the second light source 40 that is, the intensity of the first and second light may also be controlled simultaneously or separately.
  • the control unit 50 may be such that the daily irradiation amount of ultraviolet light is 3 mJ/cm 2 or less.
  • the control unit 50 maintains the daily irradiation amount to be 3 mJ/cm 2 or less.
  • the daily irradiation time is less than 1000 seconds, the ultraviolet irradiation amount is maintained so as not to exceed 1 J/cm 2 , and when the daily irradiation time is 1000 seconds or more, the ultraviolet irradiation dose is maintained not exceeding 1 mW/cm 2 Can be.
  • the distance from the first light source 30 and the second light source 40 to the sterilization target may be variously set.
  • the light irradiation time of the first light source 30 and the second light source 40 may also be variously set.
  • 3A and 3C show a driving method of a light irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention, and show time according to on/off of the first and second light sources.
  • the first light source when the first light emitted from the first light source is L1, the second light emitted from the second light source is L2, and the passage of time is represented by T, the first light source Is turned on for the first time t1 to irradiate the first light L1, and the second light source is turned on for the second time t2 to irradiate the second light L2.
  • the first time t1 at which the first light L1 is irradiated may be longer than the second time t2 at which the second light L2 is irradiated.
  • the second light L2 it can be irradiated for a shorter time than the first light L1 because of the large effect on the human body.
  • the first light source may be applied for a time of about 10 minutes
  • the second light source may be applied for a time within about 10 seconds.
  • the irradiation time t1 and t2 of the first and second light L2 emitted from the first and second light sources and the amount of light upon irradiation may be variously changed, but the total dose to the object to be sterilized is the human body. It is set within a harmless range.
  • the dose amount may be different according to the harmfulness of light emitted from the first light source and the second light source, but in one embodiment of the present invention, the dose amount of the second light source may be within 1/10 of the dose amount of the first light source. In another embodiment, it may be 1/20.
  • the allowable dose amount of the second light L2 may be about 30 J/m 2 to about 1,000,000 J/m 2 .
  • the first light L1 and the second light L2 may start irradiation at the same time, or may start irradiation at different times.
  • the first light L1 and the second light L2 start irradiation at different times
  • the first light L1 may be irradiated first or the second light L2 may be irradiated first.
  • the time at which the first light L1 and the second light L2 are irradiated may or may not overlap each other.
  • the interval between the time for which the first light L1 and the second light L2 is applied may be set to be short. For example, the interval between the time when the first light L1 and the second light L2 is applied may be within a few hours, within a few minutes, or within a few seconds.
  • the sterilization apparatus is synergistically obtainable by applying the first light and the second light at the same time, if not simultaneously or simultaneously, to the sterilization effect on the first light alone or the second light alone. It shows a remarkably high sterilization effect compared to the antiseptic effect.
  • the sterilization apparatus simultaneously adopts the sterilization principle of the first light that induces the generation of free radicals by the photosensitizer and the second light that induces DNA damage by generating thymine dimer.
  • the first and second light sources in combination, it is possible to obtain a remarkably high sterilization effect in a relatively short time even with a smaller amount of energy than when each light source is used alone.
  • each of the first and second lights corresponding to blue light and ultraviolet light Two different sterilization mechanisms induce different stresses on the bacteria. Accordingly, the synergistic effect of these stresses can kill bacteria with less energy than when two light sources are used alone. According to an embodiment of the present invention, by mixing the first light while irradiating the second light with a harmless energy amount condition to the biological tissue of the object to be sterilized, a synergistic synergy effect by two light sources is obtained, and accordingly, the present invention is sterilized Even if the object is a human body, an effective sterilization effect can be obtained in a short period of time without damaging human tissue.
  • the light irradiation device may be used to initially sterilize the infecting bacteria by irradiating sterile light to an acute infection wound, and as a result, an effect of shortening the wound healing period can be obtained.
  • acute wounds reducing the number of bacteria in the infection at the beginning of the wound is of paramount importance in the wound healing process. If the initial sterilization is not sufficiently performed in acute wounds, wound healing does not proceed normally, and may develop into chronic wounds that do not heal for more than 3 months, but can infect infected bacteria using a light irradiation device according to an embodiment of the present invention. In the case of initial sterilization, this can be prevented.
  • microorganisms such as bacteria, germs, and fungi on animals or various articles can be sterilized
  • the treatment target of the sterilization apparatus according to an embodiment of the present invention is not limited to the human body, and also applies to animals and various articles. Can be extended.
  • the sterilization effect is significantly increased.
  • sterilization efficiency may be maximized through a process of sequentially applying the first light and the second light to a target to be sterilized.
  • the first light may be applied to an object to be sterilized for a predetermined time before the second light is irradiated, and then the second light may be irradiated. Accordingly, it is possible to prevent the DNA from being recovered from damage again after irradiation of the first light, and as a result, a significantly high sterilization effect can be obtained with a small dose compared to irradiating the first light alone.
  • the sterilizing power of the object to be sterilized is excellent, but when exposed to the human body for a long time, it may have an adverse effect on the human body, for example, skin aging or cancer.
  • the present invention in order to sequentially emit the second light in addition to the first light, there is a need to control the amount of light of the second light.
  • synergistic effect of sterilization through sequential irradiation of the first light and the second light can be obtained while minimizing the effect on the human body.
  • a method of continuously emitting light a method of sequentially reducing or increasing the intensity of light, a flashing method, or a mixed method may be employed. .
  • 4A and 4B illustrate a method of driving a light irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention when sequentially irradiating a first light and a second light, and turn on/off the first and second light sources. It shows the time to follow.
  • irradiation of the first light L1 is preceded and thereafter, irradiation of the second light L2 may be performed.
  • the sterilizing power is significantly increased than when the second light L2 is irradiated first and the first light L1 is irradiated later.
  • the effect of inhibiting bacterial growth by the second light L2 may be reduced by irradiation of the first light L1.
  • the first light L1 when the first light L1 is applied to the object to be sterilized by using the light irradiation device according to an embodiment of the present invention, when the second light L2 is sequentially applied, the light is irradiated first.
  • 1 Light (L1) generates free radicals in the bacteria, causing oxidative stress on the bacteria. In this state, additional sterilization occurs due to the second light L2 that has been irradiated, and the degree of bacterial killing is significantly increased even with a small irradiation amount.
  • the application time of the second light L2 may be different within a limit of sequentially applying the first light L1 and the second light L2.
  • irradiation of the first light L1 after irradiation of the first light L1 is completed, irradiation of the second light L2 may start, and as shown in FIG. 3B, the first light L1 ) Is not completed, but irradiation of the second light L2 may be started.
  • the application times of the first light L1 and the second light L2 may partially overlap, at least a portion of the first time and the second time may have a section overlapping each other.
  • the light irradiation apparatus may be driven in various forms by a control unit within a limit of sequentially irradiating the first light L1 and the second light L2.
  • 5A to 5C show a driving method of a light irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention, and show time according to on/off of the first and second light sources.
  • the first light L1 and the second light L2 may be periodically irradiated to an object to be sterilized. That is, after the first light L1 is irradiated to the sterilization target for the first time t1 and the second light L2 is irradiated for the second time t2, the first light L1 and the second light are again applied.
  • the investigation of (L2) can be repeated.
  • the repetition cycle and repetition number may vary depending on the type and total amount of the object to be sterilized.
  • the repetition cycle and frequency can be determined.
  • the first light L1 is within a limit to which the second light L2 is applied after the first light L1 is applied. It can be continuously applied to the sterilization object without interruption.
  • the second light L2 is not continuously provided and is discontinuously provided overlapping with the first light L1.
  • the first light L1 may be continuously applied to the sterilization object without interruption for the first time t1, and the second light L2 may have a certain degree of application of the first light L1.
  • the application of the first light L1 may be applied to the sterilization target for a second time t2 while the application of the first light L1 is continuously being performed.
  • the second light L2 may be periodically and repeatedly applied to the object to be sterilized.
  • the first light L1 is within a limit to which the second light L2 is applied after the first light L1 is applied. It may be continuously applied to the sterilization object without interruption, or may be stopped before the second light L2 is applied. As illustrated, when the first light L1 is applied to the sterilization target for a first time t1, the second light L2 is applied for a second time t2 during the application of the first light L1 Can be. Thereafter, after the application of the first light L1 is finished, the second light L2 may be applied for a third time t3.
  • the application time of the second light L2 may be applied to the sterilization target for a different time within a value equal to or less than the allowable dose amount permitted to be safe for the human body. That is, the second time t2 and the third time t3 when the second light L2 is applied may have different values.
  • the most sterilizing effect when the second light L2 is applied immediately after stopping while applying the first light L1, the most sterilizing effect may be high, and the first light L1 is applied In the second light (L2) can be sequentially applied without interruption.
  • the second light L2 instead of applying the second light L2 immediately after stopping after applying the first light L1, the second light L2 may be applied after some time is cured, but the interval is very short. Can.
  • the subsequent sequential application of the first light L1 and the second light L2 is sufficient time. It can be performed again after this has elapsed.
  • the first light source includes a blue wavelength that can be sterilized among the visible light wavelength bands, but is not limited thereto, and further includes light in other visible light regions, including light in the blue wavelength band. It may include.
  • FIG. 6 is a spectrum of light emitted from a first light source in a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
  • the first light source emits light in a wavelength range of about 380 nm to about 750 nm, and most of them correspond to a wavelength range of visible light. That is, the first light source corresponds to a light source emitting white light.
  • the first light source includes light in a blue wavelength band synergistically combined with the second light, so that the sterilizing effect described above can be obtained in the same manner.
  • the first light source in the present embodiment has a spectrum similar to that of sunlight as a form in which light in the entire wavelength band is evenly mixed.
  • the first light source according to an embodiment of the present invention differs from sunlight in that it emits light except for most of the ultraviolet wavelength band.
  • the light source according to an embodiment of the present invention emits light having a wavelength band of about 380 nm to about 780 nm corresponding to substantially the entire wavelength band of visible light.
  • the meaning of being similar to sunlight is based on a normalized solar spectrum
  • the area overlapped with the existing invention is a predetermined value or more
  • the deviation of the peak from the solar spectrum It also means the case where the deviation from the peak of the solar spectrum is below a predetermined value.
  • the first light source may emit light having an area of about 55% or more compared to the area of the normalized solar spectrum
  • the peak of the first light is normalized sunlight It may have a deviation of about 0.14 or less compared to the spectrum.
  • the first light may have an effect similar to the case of being frequently exposed to sunlight by having a spectrum similar to that of sunlight, and thus the synthesis of vitamin D may be facilitated or the prevalence of diseases such as myopia may be lowered. have.
  • the light irradiation apparatus may be implemented in various forms.
  • 7A is a plan view of a light irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line I-I' of FIG. 7A.
  • the first light source 30, the second light source 40, and the first and second light sources 30 and 40 are mounted in the light irradiation device according to an embodiment of the present invention. It may include a substrate 20.
  • a plurality of first light sources 30 may be provided, and a plurality of second light sources 40 may also be provided.
  • the first light sources 30 and the second light sources 40 may be provided in equal numbers, and as shown, may be alternately arranged in a row form.
  • the number of the first and second light sources 30 and 40 is not limited thereto, and the number of the first light sources 30 may be more or less than the number of the second light sources 40.
  • the number of the first light source 30 and the second light source 40 it may be arranged regularly or irregularly.
  • the light irradiation apparatus may further include a housing accommodating the first and second light sources 30 and 40 and the substrate 20.
  • the housing may be provided with a transmission window through which light emitted from the first and second light sources 30 and 40 is transmitted, and light emitted from the first and second light sources 30 and 40 may be provided through the transmission window. Light can be provided to the side.
  • control unit 50 is formed in various forms, for example, as separate circuit wirings on the substrate 20, or as a separate chip to form the substrate 20 It may be provided in the form of being mounted on the top.
  • the sterilizing device can be applied to various other devices that require sterilization, and in particular to a device using a light source. Further, it may be used as a lighting device that is not used exclusively for a sterilizing device.
  • the sterilization device may further include an additional light source for illumination providing light in a predetermined space, and in this case, the additional light source may emit light in a visible light wavelength band.
  • the additional light source may emit light corresponding to the entire spectrum of the visible light region, or may emit light corresponding to the spectrum of a specific color.
  • the first light source may emit light in the visible light wavelength band including light in the blue wavelength band without a separate additional light source.
  • the first light source emits light in a wavelength range of about 380 nm to about 750 nm, and most of them correspond to a wavelength range of visible light.
  • the first light source includes light in the blue wavelength band synergistically combined with the second light while providing the light in the visible light wavelength band as a whole, and thus a sterilizing effect as in the above-described embodiments can be obtained. .
  • the light when an additional light source that emits light in the visible light wavelength band is provided, or when the first light source emits light in the visible light wavelength band, the light may have a spectrum similar to that of sunlight.
  • the light When the light has a spectrum similar to that of sunlight, it may have the same effect as being frequently exposed to sunlight, and thus the synthesis of vitamin D may be facilitated or the prevalence of diseases such as myopia may be lowered.
  • FIG. 7A is a plan view of a light emitting device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line I-I' of FIG. 7A.
  • a light emitting device includes a first light source 30, a second light source 40, and first and second light sources 30 and 40 mounted thereon. It may include a substrate 20.
  • a plurality of first light sources 30 may be provided, and a plurality of second light sources 40 may also be provided.
  • the first light sources 30 and the second light sources 40 may be provided in equal numbers, and as shown, may be alternately arranged in a row form.
  • the number of the first and second light sources 30 and 40 is not limited thereto, and the number of the first light sources 30 may be more or less than the number of the second light sources 40.
  • the number of the first light source 30 and the second light source 40 it may be arranged regularly or irregularly.
  • the light emitting device may further include a housing accommodating the first and second light sources 30 and 40 and the substrate 20.
  • the housing may be provided with a transmission window through which light emitted from the first and second light sources 30 and 40 is transmitted, and light emitted from the first and second light sources 30 and 40 may be provided through the transmission window. Light can be provided to the side.
  • control unit 50 is formed in various forms, for example, as separate circuit wirings on the substrate 20, or as a separate chip to form the substrate 20 It may be provided in the form of being mounted on the top.
  • the light emitting device may be implemented in various forms and used for various purposes.
  • the light emitting device according to an embodiment of the present invention can be variously applied where lighting and sterilization are required, and may be used as a lighting device.
  • it can be used in medical facilities such as operating rooms, hospitals, lighting devices for public health or personal hygiene.
  • the lighting device according to an embodiment of the present invention can be used for patient treatment purposes.
  • the lighting device of the present invention can be used for public treatment purposes by applying to public facilities, public use spaces, and common use products, or can be used for personal treatment purposes by applying to personal facilities, personal use spaces, and personal use products.
  • FIG 8 and 9 are examples illustrating an example in which a lighting device according to an embodiment of the present invention is implemented as a product.
  • the lighting device includes a light emitting device 100 that emits light, a housing 300 in which the light emitting device 100 is accommodated, and a window 210 provided on an upper part of the light emitting device And a fixing member 220 fixing the window 210 and the housing 300.
  • the housing 300 is not limited as long as it accommodates and supports the light emitting device 100 and can supply electrical power to the light emitting device.
  • the housing 300 may include a main body 310, a power supply device 320, a power case 330, and a power connection 340.
  • the power supply device 320 is accommodated in the power case 330 and electrically connected to the light emitting device 100, and may include at least one IC chip.
  • the IC chip can adjust, convert, or control characteristics of power supplied to the light emitting device 100.
  • the power case 330 may receive and support the power supply 320, and the power case 330 to which the power supply 320 is fixed may be located inside the main body 310.
  • the power connection unit 340 is disposed at the bottom of the power case 330 and can be bound to the power case 330. Accordingly, the power connection unit 340 is electrically connected to the power supply unit 320 inside the power case 330, and may serve as a passage through which external power can be supplied to the power supply unit 320.
  • the light emitting device 100 includes a substrate 20 and first and second light sources 30 and 40 disposed on the substrate 20, and may have a shape according to the above-described embodiments.
  • the light emitting device 100 is provided on the main body 310 and may be electrically connected to the power supply device 320.
  • the substrate 20 may have a shape corresponding to the fixing member 220 above the main body 310 to be stably fixed to the main body 310.
  • the window 210 may be disposed on the housing 300 to cover the top of the light emitting device 100.
  • the window 210 is disposed on the light emitting device 100, and is fixed to the main body 310 to cover the light emitting device 100.
  • the window 210 may be provided with a lens member 211 that facilitates diffusion of light from the light emitting device 100.
  • the window 210 may have a light-transmitting material, and control the shape and light transmittance of the window 210 to control the directional characteristics of the lighting device. Therefore, the window 210 may be modified in various forms according to the purpose of use of the lighting device and the aspect of application.
  • the fixing member 220 may be provided on the window 210 to fasten the window 210, the light emitting device 100, and the body 310.
  • the lighting device having the above-described structure can be mounted on various light treatment devices.
  • it may be used as a lighting device mounted on a wall or ceiling forming a predetermined space (for example, a chamber).
  • the lighting device according to an embodiment of the present invention may be implemented in a form that can be used in real life.
  • the lighting device 1000 ′ surrounds the pedestal 530, the light emitting device 100 emitting light, the support 520 and the light emitting device 100. It may be configured to include a reflector 400.
  • the lighting stand according to another embodiment of the present invention may be disposed on various treatment devices.
  • An input device 530 for controlling the operation of the lighting stand may be disposed on the surface of the pedestal 510.
  • the pedestal 510 is fixed by connecting the substrate 20 on which the light emitting device 100 is disposed and the support 520.
  • the base 510 allows power to be supplied to the light emitting device through the power supply unit 600.
  • the support 520 may be provided between the pedestal 510 and the substrate 20 on which the light emitting device 100 is disposed, and an electric wire (not shown) for supplying power.
  • the support 520 is illustrated as being formed of a single rigid member, the present invention is not limited thereto, and is formed of a bendable member capable of bending at least once or made of a flexible member in various shapes. It may be changed.
  • the support 520 is deformed by a certain degree of external force, but in the absence of an external force, the shape may be maintained to a degree of ductility.
  • a person may change some shapes of the wiring unit 130 by applying an external force to the wiring unit 130, but when the external force is removed, the wiring unit 130 is the final shape immediately after the external force is applied. This can be maintained.
  • the support 520 may be provided in the form of bellows.
  • the reflector 400 surrounding the light emitting device 100 may be made of a metal material such as aluminum that can reflect the light source emitted from the light emitting device and increase the illuminance, or may include a material capable of transmitting light.
  • a coating layer including a photocatalytic material may be formed on the inner surface of the reflector 400.
  • the photocatalytic material may be made of at least one of TiO 2 , ZnO, ZrO 2 and WO 3 .
  • FIG. 10 is a graph showing a sterilization effect according to irradiation conditions when light is applied to a sterilization object using a light emitting device according to an embodiment of the present invention and the present invention.
  • the bacterium used as the object of sterilization is Staphylococcus aureus, and the Staphylococcus aureus is spread on a bacterial culture medium and cultured at 35-37° C. for one day, and the bacterial colonies formed on the bacterial culture medium are collected. Then, centrifuged, discarded the supernatant, and again added physiological saline, and diluted to prepare a bacterial solution with a concentration suitable for the sterilization experiment.
  • the bacterial liquid thus prepared was placed in a separate container, and the light emitting device according to an embodiment of the present invention and the present invention was installed at a specific distance from the container, and then light was sequentially irradiated. Next, after diluting the bacterial solution with light irradiation, evenly apply it onto the bacterial culture medium, incubate at 35-37°C for one day, check the colonies formed on the bacterial culture medium, multiply it by the dilution factor, and count for the sterilization effect. Results were obtained.
  • the x-axis represents the dose amount of the first and second light
  • the y-axis represents the degree of inactivation of bacteria on a logarithmic scale.
  • Comparative Example 1 only the second light was applied to the bacteria, and light in the 275 nm wavelength band was applied to the bacteria.
  • Comparative Example 2 only the first light was applied to the bacteria, and light having a wavelength of 405 nm was applied to the bacteria.
  • Comparative Example 3 the first light in the 405 nm wavelength band was applied to the bacteria after the second light in the 275 nm wavelength band was applied.
  • the second light in the 275 nm wavelength band was applied.
  • the second light in the 275 nm wavelength band was applied only with a dose of 3 mJ/cm 2
  • Comparative Example 3 and Example the wavelength of 405 nm, respectively.
  • the dose amount of the first light in the band that is, 30 J/cm 2 , 60 J/cm 2 , 90 J/cm 2 , 120 mJ/cm 2 , and a dose amount of 150 J/cm 2 were applied, 275 nm
  • the second light in the wavelength band was applied with a dose of 3 mJ/cm 2 .
  • the dose was lower than the first light in consideration of the allowable dose to the human body.
  • the degree of inactivation was about 1.5 (log CFU/ml) when applied with a dose of 3 mJ/cm 2
  • Comparative Example 2 In the case of applying only the first light to the bacteria, the degree of inactivation was about 1 (log CFU/ml) when applied with a dose of 30 J/cm 2 .
  • the degree of inactivation was about 1.5 (log CFU/ml).
  • the degree of inactivation was very high at about 4 (log CFU/ml). It showed a sterilizing effect.
  • Comparative Example 3 and Example only the order of the first light and the second light is different, and although the same amount was irradiated to the bacteria, it can be confirmed that the actual sterilization degree showed a significant effect difference.
  • the dose amount of the first light was the same as the dose amount of 60 J/cm 2, and the sterilizing effect of the Example was significantly higher than that of Comparative Example 2 or Comparative Example 3 .
  • Comparative Example 3 and Example show a stagnant value of about 6 (log CFU/ml), which can be sterilized under laboratory conditions without introduction of new bacteria. It can be judged that there are no more bacteria. Accordingly, it can be predicted that the sterilizing effect of the Examples will be significantly higher than those of Comparative Examples 1 to 3 in the open external conditions in which the introduction of new bacteria continuously occurs.
  • Table 2 below shows the minimum dose amount for obtaining the desired degree of sterilization in Comparative Examples 1 to 3 and Examples.
  • Comparative Example 1 only the second light was applied to the bacteria, and light in the 275 nm wavelength band was applied to the bacteria.
  • Comparative Example 2 only the first light was applied to the bacteria, and light having a wavelength of 405 nm was applied to the bacteria.
  • Comparative Example 3 the first light in the 405 nm wavelength band was applied to the bacteria after the second light in the 275 nm wavelength band was applied.
  • the second light in the 275 nm wavelength band was applied.
  • the light emitting device according to the embodiment of the present invention exhibits a significantly higher sterilizing effect than the existing invention.
  • the MRSA strain was used as a pathogen, and after culturing the MRSA strain, a suspension having a constant fungal concentration (7 log) was prepared.
  • the first light and the second light were irradiated to the bacterial suspension by light amount, respectively.
  • the wavelength of the first light was 405 nm
  • the wavelength of the second light was 275 nm.
  • the bacteria irradiated with the first light and the second light were each diluted to a certain concentration, inoculated into agar plates, and cultured again. Then, the number of colonies of the cultured bacteria was checked and the values were converted into log values. Each test was conducted under the same conditions over five times.
  • Table 2 and Figure 11a shows the results of testing the sterilizing power of the first light
  • Table 3 and Figure 11b shows the results of testing the sterilizing power of the second light.
  • the MRSA strain was used as a pathogen, and after culturing the MRSA strain, a suspension having a constant fungal concentration (7 log) was prepared.
  • the fungal suspension was irradiated by combining the first light alone, the second light alone, and the first light and the second light.
  • Comparative Example 1 was irradiated with nothing on the fungal suspension
  • Comparative Example 2 was irradiated with the second light alone.
  • Comparative example 3 irradiated with the first light alone, and example irradiated with the combination of the first light and the second light are shown as examples.
  • the wavelength of the first light was 405 nm
  • the dose amount was 120 J/cm 2
  • the wavelength of the second light was 275 nm
  • the dose amount was 3 mJ/cm 2
  • the second light was irradiated with a dose of 3 mJ/cm 2 and then the first light was irradiated with a dose of 120 J/cm 2 .
  • the bacteria of Comparative Examples 1 to 3 and Examples were diluted to a certain concentration, and inoculated into agar plates, and then cultured again. Then, the number of colonies of the cultured bacteria was checked and the values were converted into log values.
  • FIGS. 12A and 4 show the number of bacteria when irradiated with the first light and the second light alone, respectively, and when the first and second light are irradiated in combination
  • FIGS. 12B and 5 show the first light and It shows the sterilizing power when irradiated with the second light alone and irradiated with the first and second light combined respectively.
  • the second light alone showed about 90% sterilization power
  • the first light alone showed about 99% sterilization power.
  • it showed a sterilizing power of 99.99% or more.
  • the MRSA strain was used as a pathogen, and after culturing the MRSA strain, a suspension having a constant fungal concentration (7 log) was prepared.
  • the fungal suspension was irradiated with a first light after second light irradiation, and irradiated with a second light after first light irradiation. Comparative Example 1 in which nothing was irradiated to the bacterial suspension, Example 1 in which the first light was irradiated after the second light irradiation, and Example 2 in which the second light was irradiated after the first light irradiation was shown.
  • Example 2 the second light of 275 nm was irradiated with a dose amount of 3 mJ/cm 2 , and the first light of 405 nm was irradiated with a dose amount of 120 J/cm 2 , and in Example 2, the second light of 405 nm was produced. After irradiating 1 light with a dose of 120 J/cm 2 , a second light of 275 nm was irradiated with a dose of 3 mJ/cm 2 .
  • FIG. 13A and Table 6 show the number of bacteria when the combination order of the first light and the second light is differently set and irradiated
  • FIG. 13B and Table 7 show the combination order of the first light and the second light is differently set and irradiated It shows the sterilizing power in the case.
  • Example 2 Number of bacteria (log) 7.00 2.83 0.00 error 0.00 0.37 0.00
  • Example 2 Sterilization power 0.00 4.17 7.00 error 0.00 0.37 0.00
  • Example 1 shows a sterilizing power of 99.99%, whereas in Example 2, no bacteria were observed and substantially complete sterilization was confirmed. , When irradiating the second light after irradiating the first light, it showed a significantly higher sterilizing power at the same irradiated light amount than vice versa. It means that sterilizing power can be obtained. Since the application of a smaller amount of light means that the light irradiation time is shortened, in the case of Example 2, the light irradiation time may be shorter than that of Example 1.
  • the number of bacteria and the sterilizing power of bacteria are changed by changing the amount of light during the sequential irradiation of the first and second lights to find the optimum light amount of each light source. It was measured under in vitro conditions.
  • the MRSA strain was used as a pathogen, and after culturing the MRSA strain, a suspension having a constant fungal concentration (7 log) was prepared.
  • the first light and the second light were sequentially irradiated by changing the dose amount of the first light to 30 J/cm 2 , 60 J/cm 2 , 90 J/cm 2 , and 120 J/cm 2 .
  • the light of 275 nm was limited to a dose of 3 mJ/cm 2 in consideration of the human body allowance level.
  • the bacteria were diluted to a certain concentration, inoculated into agar plates, and cultured again. Then, the number of colonies of the cultured bacteria was checked and the values were converted into log values.
  • FIGS. 14A and 8 show the number of bacteria when the first light and the second light are sequentially irradiated, but the amount of the first light is different, and FIGS. 14B and 9 sequentially irradiate the first light and the second light However, it shows the sterilizing power when the light amount of the first light is different.
  • Example 4 when the dose amount of the second light (405 nm) is 3 mJ/cm 2 and the dose amount of the first light (275 nm) is 120 J/cm 2 , it was confirmed that sterilization is completely performed. It was tested for sterilization effect.
  • mice were a BALB/c mouse (6-8 weeks old), and after shaving the back of the mouse, a wound having a diameter of 10 mm was created on the back. After inoculating (5 log inoculation) the pathogenic bacteria on the wound, the dose of the first light was changed to 30 J/cm 2 , 60 J/cm 2 , 90 J/cm 2 , 120 J/cm 2 and the first light The second light was sequentially irradiated.
  • the light of 275 nm was limited to a dose of 3 mJ/cm 2 in consideration of the human body allowance level.
  • the tissues were harvested, the harvested tissues were crushed, diluted to a certain concentration, inoculated into agar plates, and cultured again. Then, the number of colonies of the cultured bacteria was checked, and the value was converted into a logarithmic value.
  • FIGS. 15A and Table 10 show the number of bacteria when the first light and the second light are sequentially irradiated but the amount of the first light is different, and FIGS. 15B and 11 sequentially irradiate the first light and the second light However, it shows the sterilizing power when the amount of light of the first light is different.
  • Example 5 the dose of light for sterilization under in vivo conditions was confirmed. Based on this, the change in sterilization power and number of bacteria over time in in vivo conditions was tested.
  • mice This test was conducted using mice.
  • the mouse was a BALB/c mouse (6-8 weeks old), and after shaving the back of the mouse, a wound having a diameter of 10 mm was created on the back.
  • the dose of the first light (405 nm) is 120 J/cm 2
  • the first light and the second light are sequentially irradiated 6 times at the same time every day.
  • the light of 275 nm was limited to a dose of 3 mJ/cm 2 in consideration of the human body allowance level.
  • the tissues were collected, the tissues were crushed, diluted to a certain concentration, inoculated into agar plates, and cultured again. Then, the number of colonies of the cultured bacteria was checked and the values were converted into log values. In the case of the number of bacteria, the amount was detected up to 3 times for light irradiation to confirm the initial sterilization power.
  • FIGS. 17 and 13 show the result of measuring the number of bacteria against the date in the in vivo condition.
  • the comparative example is a group irradiated with no light, and the example corresponds to a group irradiated with light.
  • Example 5 the dose of light for sterilization under in vivo conditions was confirmed. Based on this, the effect of wound healing by light irradiation under in vivo conditions was tested.
  • mice This test was conducted using mice.
  • the mouse was a BALB/c mouse (6-8 weeks old), and after shaving the back of the mouse, a wound having a diameter of 10 mm was created on the back.
  • the dose of the first light (405 nm) is 120 J/cm 2
  • the first light and the second light are sequentially irradiated 6 times at the same time every day.
  • the light of 275 nm was limited to a dose of 3 mJ/cm 2 in consideration of the human body allowance level.
  • FIG. 18 and Table 14 show the change in wound area according to the date in in vivo conditions.
  • the comparative example is a group irradiated with no light, and the example corresponds to a group irradiated with light.
  • 19A and 19B are photographs photographing the shape of the wound area according to the date, FIG. 19A is photographs of the wounds of the irradiated group, and FIG. 19B is photographs of the wounds of the irradiated group.
  • FIGS. 19A and 19B the healing of the wound was not visually observed until day 2 after the wound, and the number of bacteria in the wound was significantly reduced, which could be seen as a step in which sterilization proceeds.
  • the scab was formed from the 2nd day after the wound, and thereafter, the area of the wound gradually decreased, so that the wound healing progressed from the 2nd day after the wound.
  • the scab eliminates exposure to the outside of the wound, so additional infections are less weekly.
  • the time when the area of the wound was reduced to 50% was only 6 days in the light irradiation group, but it took 10 days in the irradiated group.
  • the light irradiated group had epithelialization on the 15th day, but the irradiated group still did not have epithelialization on the 15th.
  • mice This test was conducted using mice.
  • the mouse was a BALB/c mouse (6-8 weeks of age), and after shaving the back of the mouse, a punch having a diameter of 10 mm was created on the back using a punch. After irradiating the wound with light, the tissue was collected, the tissue collected with formalin and paraffin was fixed, and a section was taken.
  • the control group was an irradiated group without light treatment
  • Experimental Group 1 was an irradiated group treated with excess UVC
  • Experimental Group 2 had a dose of first light (405 nm) of 120 J/cm 2
  • 16A and Table 15 show the content of thymine dimer in tissue as a percentage. 20A and Table 15, thymine dimer was found in experimental group 1, but thymine dimer was not found in experimental group 2. As a result, it was confirmed that the DNA conditions did not occur even when irradiated to uninfected tissues under the optical conditions applied in one embodiment of the present invention.
  • ROS free radicals
  • mice This test was conducted using mice.
  • the mouse was a BALB/c mouse (6-8 weeks of age), and after shaving the back of the mouse, a punch having a diameter of 10 mm was created on the back using a punch.
  • DCFH-DA Dichlorofluorescin diacetate
  • DCFH-DA was treated on the light irradiation site, and then the amount of emission of the portion stained with DCFH-DA was measured to confirm whether ROS.
  • DCFH-DA is oxidized by ROS in cells and fluoresces.
  • the absorption wavelength during excitation of DCFH-DA is 445 to 490 nm, and the fluorescence emission wavelength is 515 to 575 nm.
  • control group is a group without any additional treatment
  • the experimental group 1 is a hydrogen peroxide treatment group
  • the experimental group 2 has a dose of the first light (405 nm) of 120 J/cm 2
  • a dose of the second light (275 nm). It was a treatment group which was investigated sequentially by limiting to 3 mJ/cm 2 .
  • 20B and Table 16 show the luminous intensity of the portion stained with DCFH-DA. 20B and Table 16, in Experimental Group 2, fluorescence occurred in Experimental Group 1 to confirm the presence of ROS, but in Experimental Group 2, it was determined that there was no ROS because fluorescence did not appear. Thus, it was confirmed that ROS did not occur even when irradiated to uninfected tissues in the light condition applied in one embodiment of the present invention.
  • Control Experiment group 1 Experiment group 2 RLU (relative light units) 0 1.5 0 error 0 0.3 0

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Abstract

광 조사 장치는 하우징, 상기 하우징 내에 제공된 기판, 및 상기 기판 상에 실장된 광원을 포함한다. 상기 광원은 적어도 1개 이상으로 제공되며 블루 파장 대역의 제1 광을 출사하는 제1 광원, 적어도 1개 이상으로 제공되며 자외선 파장 대역의 제2 광을 출사하는 제2 광원, 및 상기 제1 광원의 출사 후 상기 제2 광원이 순차적으로 출사되도록 상기 제1 및 제2 광원을 제어하는 제어부를 포함한다. 상기 제2 광원의 도즈량은 상기 제1 광원의 도즈량 대비 1/10 이내일 수 있다.

Description

광 조사 장치
본 발명은 광 조사 장치에 관한 것으로, 상세하게는 치료용으로 사용되는 광 조사 장치에 관한 것이다.
최근 자외선을 이용한 다양한 치료기가 개발되고 있다. 일반적으로 자외선은 살균 효과를 갖는다고 알려져 있으며, 종래의 자외선 치료기는 전통적인 자외선 램프를 사용하여 이를 피부 근처에서 가동하여 치료가 요구되는 부위에 자외선을 조사하는 방식으로 사용되었다.
그러나 자외선은 살균 효과와 더불어 피부 노화나 암을 유발하는 등 부작용이 있다. 이에 따라 인체에 영향을 끼치지 않은 안전한 방식으로 살균 효과를 얻을 수 있는 방법이 요구되고 있다.
본 발명은 인체에 대한 부작용이 최소화되면서도 살균 효과가 높은 광 조사 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치는 하우징, 상기 하우징 내에 제공된 기판, 및 상기 기판 상에 실장된 광원을 포함하고, 상기 광원은, 적어도 1개 이상으로 제공되며 블루 파장 대역의 제1 광을 출사하는 제1 광원, 적어도 1개 이상으로 제공되며 자외선 파장 대역의 제2 광을 출사하는 제2 광원, 및 상기 제1 광과 상기 제2 광이 순차적으로, 또는, 중첩하여, 또는 중첩하지는 않더라도 근접한 시기에 출사되도록 상기 제1 광원 및 제2 광원의 발광 여부를 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제2 광원의 도즈량은 상기 제1 광원의 도즈량의 1/10 보다 작다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 제1 광의 출사 시작 후 상기 제2 광이 출사되도록 상기 제1 및 제2 광원을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 광은 UVA, UVB, 및 UVC 파장 대역 중 적어도 하나의 파장 대역에 해당될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 광은 약 400nm 내지 약 500nm의 파장 대역을 가질 수 있다. 상기 제1 광은 가시 광선에 대응하는 파장 대역의 광을 더 포함할 수 있으며, 상기 제1 광은 약 380nm 내지 약 780nm 파장 대역을 가질 수 있다. 이때, 상기 제1 광의 스팩트럼은 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼의 면적 대비 약 55% 이상의 면적을 가지며, 제1 광의 피크는 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼 대비 약 0.14 이하의 편차(deviation)을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 광은 약 240nm 내지 약 280nm의 파장 대역을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 광은 제1 시간 동안 조사되고, 상기 제2 광은 상기 제1 시간보다 짧은 제2 시간 동안 조사될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 광은 상기 제1 광의 조사가 완료된 후 조사가 시작될 수 있으며, 상기 제2 광은 상기 제1 광의 조사가 완료되기 전 조사가 시작되며 상기 제1 시간과 상기 제2 시간의 적어도 일부는 서로 중첩하는 구간을 가질 수도 있다. 또한, 상기 제1 광은 연속적으로 조사될 수 있으며, 상기 제2 광은 불연속적으로 조사될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 광은 주기적으로 조사될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광 조사 장치는 인체 치료용으로 사용될 수 있으며, 예를 들어, 급성 창상 치료용으로 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 광이 인체에 인가될 때 하루당 무해한 범위의 도즈량을 허용 도즈량이라고 하면, 상기 제2 광원은 허용 도즈량 내에서 상기 제2 광을 출사할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 광은 약 30 J/m2 내지 약 1,000,000 J/m2의 도즈량으로 조사될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 인체에 대한 부작용이 최소화되면서도 살균 효과가 높은 광 조사 장치가 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치를 도시한 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치를 도시한 블록도이다.
도 3a 및 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치의 구동 방법을 도시한 것으로서, 제1 및 제2 광원의 온/오프에 따른 시간을 도시한 것이다.
도 4a 및 도 4b는 제1 광과 제2 광을 순차적으로 조사하는 경우의 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치의 구동 방법을 도시한 것으로서, 제1 및 제2 광원의 온/오프에 따른 시간을 도시한 것이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치의 구동 방법을 도시한 것으로서, 제1 및 제2 광원의 온/오프에 따른 시간을 도시한 것이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치에 있어서, 제1 광원으로부터 출사된 광의 스펙트럼이다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치의 평면도이고, 도 7b는 도 7a의 I-I'선에 따른 단면도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치가 제품으로 구현된 예를 도시한 것들이다.
도 10은 기존 발명과 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치를 이용하여 살균 대상에 광을 조사하였을 때 조사 조건에 따른 살균 효과를 도시한 그래프이다.
도 11a는 제1 광의 살균력을 테스트한 결과를 나타낸 그래프이며, 도 11b는 제2 광의 살균력을 테스트한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 12a는 제1 광 단독으로 조사된 경우, 제2 광 단독으로 조사된 경우와, 제1 및 제2 광이 조합되어 조사된 경우의 박테리아 수를 나타낸 것이며, 도 12b는 제1 광 단독으로 조사된 경우, 제2 광 단독으로 각각 조사된 경우와, 제1 및 제2 광이 조합되어 조사된 경우의 살균력을 나타낸 것이다.
도 13a는 제1 광과 제2 광의 조합 순서가 달리 설정되어 조사된 경우의 박테리아 수를 나타낸 것이며, 도 13b는 제1 광과 제2 광의 조합 순서가 달리 설정되어 조사된 경우의 살균력을 나타낸 것이다.
도 14a는 in vitro 조건에서 제1 광과 제2 광을 순차적으로 조사하되 제1 광의 광량을 달리 하였을 때의 박테리아 수를 나타낸 것이며, 도 14b는 제1 광과 제2 광을 순차적으로 조사하되 제1 광의 광량을 달리 하였을 때의 살균력을 나타낸 것이다.
도 15a는 in vivo 조건에서 제1 광과 제2 광을 순차적으로 조사하되 제1 광의 광량을 달리 하였을 때의 박테리아 수를 나타낸 것이며, 도 15b는 in vivo 조건에서 제1 광과 제2 광을 순차적으로 조사하되 제1 광의 광량을 달리 하였을 때의 살균력을 나타낸 것이다.
도 16는 in vivo 조건에서의 날짜에 따른 살균력 변화를 나타낸 것이다.
도 17는 in vivo 조건에서의 날짜에 대한 균수를 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 18은 in vivo 조건에서의 날짜에 따른 상처 면적의 변화를 나타낸 것이다.
도 19a 및 도 19b는 날짜에 따른 상처 면적의 형상을 촬상한 사진들인 바, 도 19a는 무조사군의 상처의 사진들이며, 도 19b는 광조사군의 상처의 사진들이다.
도 20a는 조직내에서 티민 다이머의 함량을 백분율로 나타낸 그래프이며, 도 20b는 DCFH-DA에 염색된 조직 발광 정도를 나타낸 것이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
본 발명은 살균이 필요한 대상에 살균 광을 인가함으로써 살균을 수행하는 광 조사 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치는 상처 치유가 필요한 곳에 상처 치유 목적으로 사용될 수 있다. 살균이 필요한 대상이 인체이고 피부에 상처가 난 경우, 상처 부위의 병원체를 살균할 필요가 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 살균 장치는 상처에서의 병원체를 살균하는 데 사용될 수 있다. 여기서, 병원체(病原體, pathogen)는 박테리아, 바이러스, 세균, 균류, 원생 생물, 곰팡이 등의 미생물 등을 가리킨다. 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치는 창상, 궤양(ulcer), 절개 부위의 감염(surgical site infection), 열상(laceration), 절상(incised wound), 자상(punctured wound) 등 다양한 상처에 이용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치를 도시한 평면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치(100)는 제1 광을 출사하는 제1 광원(30), 제2 광을 출사하는 제2 광원(40), 및 상기 제1 및 제2 광원들(30, 40)을 실장하는 기판(20)을 포함한다.
제1 광원(30)과 제2 광원(40)은 기판(20) 상에 실장되는 바, 기판(20)은 제1 및 제2 광원들(30, 40)을 실장할 수 있는 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니며, 다양한 형태로 제공될 수 있다. 기판(20)은 제1 및 제2 광원들(30, 40)에 전원을 공급할 수 있도록 배선이 포함된 형태로 제공될 수 있다. 기판(20)은 예를 들어, 배선이 형성된 금속 기판, 인쇄 회로 기판 등으로 이루어질 수 있다.
제1 광원(30)은 가시 광선 파장 대역 중 블루 파장 대역의 제1 광을 출사한다. 제1 광은 약 400nm 내지 약 500nm의 파장 대역의 광에 해당할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 광은 약 400nm 내지 약 420nm의 파장 대역의 광일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 더 상세하게는 제1 광은 405nm의 파장을 갖는 광일 수 있다.
제1 광은 박테리아, 세균, 곰팡이 등의 미생물 내에 존재하는 광감작제(photosensitizer)에 작용하여 세포를 손상시킴으로써 미생물의 사멸을 유도한다. 제1 광은 세균 내 존재하는 광감작제인 포르피린(porphyrin)의 흡수 파장에 대응한다. 제1 광은 특히 400nm 내지 420nm, 455nm 내지 470nm 파장에서 높은 살균력을 보이며, 이는 광감작제인 포르피린(porphyrin)의 흡수 파장 대역에 해당한다. 포르피린은 세포 내 산소 전달 과정에 필수 요소인 안료(pigment)이다. 포르피린은 특히 약 402nm 내지 약 420nm 파장에서 높은 흡수율을 보이며, 약 455nm 내지 470nm 파장도 흡수한다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 포르피린은 박테리아의 종류에 따라 함량의 차이가 있기 때문에, 제1 광의 파장 및 강도를 조절함으로써 특정 박테리아의 사멸 목적으로 사용될 수도 있다. 세균에 제1 광이 인가되면 세균 내 포르피린은 제1 광을 흡수하며, 제1 광의 에너지에 의해 세균의 세포 내에 활성 산소(reactive oxygen species)가 생성된다. 활성 산소는 세균의 세포 내에 축적되어 세균의 세포벽을 산화시키며, 그 결과 세균이 사멸되는 효과가 있다.
제2 광원(40)은 자외선 파장 대역의 제2 광을 출사한다. 즉, 제2 광은 약 100 nm 내지 약 400nm 파장 대역의 광일 수 있으며, UVA, UVB, UVC일 수 있다. UVA는 약 315 nm 내지 약 400nm 파장 대역을 가질 수 있으며, UVB는 약 280 nm 내지 약 315nm 파장 대역을 가질 수 있으며, UVC는 약 100 nm 내지 약 280nm 파장 대역을 가질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제2 광은 UVC에 해당할 수 있으며, 이때, 약 240nm 내지 약 280nm의 파장 대역을 가질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 더 상세하게는 제2 광은 275nm의 파장을 갖는 광일 수 있다.
제2 광이 세균에 인가되면 세균 내의 DNA가 제2 광을 흡수하며, 제2 광의 에너지에 의해 DNA 구조의 변화가 생긴다. DNA는 상기 광의 흡수에 의해 DNA 내의 티민과 아데닌의 결합이 끊어지는 바, 이는 DNA를 구성하는 염기들인 퓨린이나 피리미딘 등이 자외선을 강하게 흡수하기 때문이며, 광의 흡수 결과 티민 다이머가 형성된다. 이러한 과정을 거쳐 DNA의 변형이 일어나며, 변형된 DNA는 세포 증식 능력이 없기 때문에 세균의 사멸로 이어진다. DNA는 약 240nm 내지 약 280nm 파장 대역의 광을 흡수할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치를 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치는 제1 광을 출사하는 제1 광원(30), 제2 광을 출사하는 제2 광원(40), 상기 제1 광원(30)과 상기 제2 광원(40)의 출사를 제어하는 제어부(50), 제어부(50)와 제1 및 제2 광원들(30, 40)에 전원을 공급하는 전원 공급부(60)를 포함할 수 있다.
제1 및 제2 광원들(30, 40) 각각은 상술한 바와 같이, 블루 파장 대역을 포함하는 제1 광과 자외선 파장 대역을 포함하는 제2 광을 출사할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 및 제2 광원들(30, 40)은 다양한 광원으로 구현될 수 있다. 예를 들어 제1 및 제2 광원들(30, 40)은 각각 독립적으로 발광 다이오드, 할로겐 램프, 형광등, 가스방전 램프, 레이저 등 다양한 것이 사용될 수 있으며, 그 종류는 한정되지 않는다.
제어부(50)는 제1 및 제2 광원들(30, 40)으로부터 광의 출사 여부, 광량, 광의 강도, 출사 시간 등을 제어할 수 있다. 제어부(50)는 다양한 방식으로 광의 출사 여부, 광량, 광의 강도, 출사 시간을 제어할 수 있다.
전원 공급부(60)는 제1 및 제2 광원들(30, 40)와 제어부(50)에 전기적으로 연결되어 제1 및 제2 광원들(30, 40)와 제어부(50)에 전원을 공급한다. 도면에서는 전원 공급부(60)가 제어부(50)를 통해 제1 및 제2 광원들(30, 40)에 전원을 공급하는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 및 제2 광원들(30, 40)에 전원 공급부(60)가 직접적으로 연결되어 제1 및 제2 광원들(30, 40)에 전원을 공급할 수도 있다.
광 조사 장치(100)에는 선택적으로 제1 및 제2 광원들(30, 40)로부터 출사된 광을 집속하거나 발산시키는 광학부가 더 제공될 수 있다.광학부는 제1 및 제2 광원들(30, 40)로부터 생성된 광을 필요에 따라 좁은 범위 또는 넓은 부위로 집속할 수 있다. 또는, 광을 조사하고자 하는 위치에 따라 균일하거나 불균일한 형태로 집속하거나 분산시킬 수 있다. 광학부는 필요에 따라 적어도 하나 이상의 렌즈를 포함할 수 있으며, 렌즈는 제1 및 제2 광원들(30, 40)로부터의 광을 집속, 분산, 균일화, 불균일화하는 등 다양한 기능을 할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치(100)를 이용하여 좁은 면적에 광을 조사할 경우, 제1 및 제2 광원들(30, 40)에 광을 집속하기 위한 렌즈가 사용될 수 있으며, 반대로 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치(100)을 이용하여 넓은 면적, 예를 들어, 방 전체에 광을 제공할 경우, 광을 분산시키기 위한 렌즈가 사용될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제어부(50)는 제1 광원(30)과 제2 광원(40)을 동시에 또는 개별적으로 각각 구동한다. 즉, 제1 및 제2 광원들(30, 40)이 동시에 온/오프 될 수 있으며, 제1 광원(30)과 제2 광원(40) 각각이 별개로 온/오프 될 수도 있다. 또한, 제1 광원(30)과 제2 광원(40)으로부터의 출사광, 즉, 제1 및 제2 광의 세기 또한 동시에 또는 개별적으로 제어될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제어부(50)는 자외선의 일일 조사량이 3mJ/cm2이하가 되도록 할 수 있다. 특히, 제어부(50)는 UVC의 경우 일일 조사량이 3 mJ/cm2 이하가 되도록 유지한다. 이에 더해, UVA의 경우 일별 조사 시간이 1000초 미만일 경우, 자외선 조사량이 1 J/cm2를 초과하지 않도록 유지되고, 일별 조사 시간이 1000초 이상일 때는 자외선 조사량이 1mW/cm2를 초과하지 않도록 유지될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 광원(30) 및 제2 광원(40)으로부터 살균 대상까지의 거리는 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 광원들(30, 40)의 광의 세기, 살균하고자 하는 대상의 종류, 살균하고자 하는 면적이나 부피, 살균하고자 하는 목적 물질(예를 들어, 세균, 박테리아 등) 등에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 유사한 방식으로, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 광원(30) 및 제2 광원(40)의 광 조사 시간 또한 다양하게 설정될 수 있다.
도 3a 및 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치의 구동 방법을 도시한 것으로서, 제1 및 제2 광원의 온/오프에 따른 시간을 도시한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치에 있어서, 제1 광원으로부터 출사된 제1 광은 L1, 제2 광원으로부터 출사된 제2 광을 L2라고 하고 시간의 경과를 T로 나타내면, 제1 광원은 제1 시간(t1) 동안 턴 온되어 제1 광(L1)을 조사하며, 제2 광원은 제2 시간(t2) 동안 턴 온되어 제2 광(L2)을 조사한다. 본 실시예에 있어서, 제1 광(L1)이 조사되는 제1 시간(t1)은 제2 광(L2)이 조사되는 제2 시간(t2)보다 길수 있다. 제2 광(L2)의 경우, 특히 인체에 미치는 영향이 크기 때문에 제1 광(L1)보다 짧은 시간 동안 조사될 수 있다. 예를 들어, 제1 광원은 약 10분 정도의 시간 동안 인가될 수 있으며, 제2 광원은 약 10초 이내의 시간 동안 인가될 수 있다.
제1 및 제2 광원으로부터 출사되는 제1 및 제2 광(L2)의 조사 시간(t1, t2)과 조사시의 광량은 다양하게 변경될 수 있으나, 살균하고자 하는 대상으로의 총 도즈량은 인체에 무해한 범위 내로 설정된다. 특히, 제2 광(L2)이 인체에 인가될 때 하루당 무해한 범위의 도즈량을 허용 도즈량이라고 하면, 제2 광원은 허용 도즈량 내에서 상기 제2 광(L2)을 출사할 수 있다. 제1 광원과 제2 광원으로부터 출사된 광의 유해성에 따라 도즈량의 차이가 있을 수 있으나, 본 발명의 일 실시예에서는 제2 광원의 도즈량이 상기 제1 광원의 도즈량 대비 1/10 이내일 수 있으며, 다른 일 실시예에서는 1/20일 수도 있다. 예를 들어, 제2 광(L2)의 허용 도즈량은 약 30 J/m2 내지 약 1,000,000 J/m2일 수 있다.
도 3a 및 도 3c에 도시된 바와 같이, 제1 광(L1)과 제2 광(L2)은 동시에 조사를 시작하거나, 서로 다른 시간에 조사를 시작할 수 있다. 제1 광(L1)과 제2 광(L2)이 서로 다른 시간에 조사를 시작하는 경우, 제1 광(L1)이 먼저 조사되거나 제2 광(L2)이 먼저 조사될 수 있다. 또한 제1 광(L1)과 제2 광(L2)이 조사되는 시간은 서로 중첩하거나 중첩하지 않을 수도 있다. 제1 광(L1)과 제2 광(L2)이 조사되는 시간이 중첩하지 않는 경우, 제1 광(L1)과 제2 광(L2)이 인가되는 시간 사이의 간격은 짧게 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 광(L1)과 제2 광(L2)이 인가되는 시간 사이의 간격은 몇 시간 이내, 또는 몇분 이내, 또는 몇초 이내일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 살균 장치는 제1 광 및 제2 광을 동시에 또는 동시는 아니더라도 근접한 시간 내에 인가함으로써 얻을 수 있는 시너지에 의해, 제1 광 단독에 대한 살균 효과나 제2 광 단독에 대한 살균 효과에 비해 현저하게 높은 살균 효과를 보인다.
본 발명의 일 실시예에 따른 살균 장치는 광감작제에 의한 활성 산소종의 생성을 유도하는 제1 광과 티민 다이머를 생성함으로써 DNA의 손상을 유도하는 제2 광의 살균 원리를 동시에 채용한다. 본 발명의 실시예에서는 제1 및 제2 광원을 혼합 사용함으로써 각 광원을 단독 사용하는 경우보다 더 적은 에너지량으로도 상대적으로 짧은 시간 내에 현저히 높은 살균 효과를 얻을 수 있다.
화학적 물리적 스트레스가 가해진 박테리아는 추가적으로 가해지는 다른 종류의 약한 자극에 의해서도 사멸률이 급격하게 증가하는 바, 본 발명의 실시예에서는, 블루 광과 자외선에 해당하는 제1 광 및 제2 광에 의한 서로 다른 두 가지 살균 메커니즘은 박테리아에 각기 다른 스트레스를 유도한다. 이에 따라, 이 스트레스들의 시너지 효과로 두 광원을 단독으로 사용할 때보다 더 적은 에너지로 박테리아를 사멸시킬 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 제2 광을 살균 대상의 생체 조직에 무해한 에너지량 조건으로 조사하면서 제1 광을 혼합 적용함으로써, 두 광원에 의한 살균 시너지 효과를 얻으며, 이에 따라, 본 발명은 살균 대상이 인체일 경우에도 인체 조직의 손상없이 단기간에 효과적인 살균 효과를 얻을 수 있다.
이에 비해, 제1 광만을 사용하는 경우 인체에는 무해하나 상대적으로 살균력이 약하기 때문에 고 에너지로 장시간 조사하는 것이 필요하며, 제2 광만을 사용하는 경우 살균력은 좋으나 인체에 유해한 문제점이 있음을 유의해야 할 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 병원체를 살균하는데 사용할 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치는, 급성 감염 창상에 대하여 살균광을 조사하여 감염균을 초기에 살균하는 데 사용될 수 있으며, 그 결과, 창상 치유 기간이 단축되는 효과를 얻을 수 있다. 급성 창상의 경우, 상처가 난 초기에 감염균의 균 수를 감소시키는 것이 상처 치유 과정에 있어 가장 중요하다. 급성 창상에서 초기 살균이 충분히 되지 않으면, 창상 치유가 정상적으로 진행되지 않아, 3개월 이상 창상이 치유되지 않는 만성 창상으로 발전할 수 있으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치를 이용하여 감염균을 초기에 살균하는 경우, 이를 방지할 수 있다.
그러나 인체 이외에도 동물이나 각종 물품 상에 있는 박테리아, 세균, 곰팡이 등의 미생물들도 살균이 가능하며, 본 발명의 일 실시예에 따른 살균 장치의 처리 대상은 인체에 한정되는 것은 아니며 동물 및 각종 물품에도 확장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상술한 바와 같이, 제1 광원과 제2 광원으로부터 출사되는 제1 광 및 제2 광을 동시에 또는 동시는 아니더라도 근접한 시간 내에 조사를 하는 경우 살균 효과가 현저히 증가한다. 이에 더해, 본 발명의 일 실시예 에따르면, 제1 광과 제2 광을 순차적으로 조사하는 경우 제2 광과 제1 광을 순차적으로 조사하는 것보다 높은 살균 효율을 달성할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따르면 살균하고자 하는 대상에, 제1 광과 제2 광을 순차적으로 인가하는 과정을 통해 살균 효율을 극대화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 광을 제2 광의 조사 이전에 소정 시간 동안 살균하고자 하는 대상에 인가하고, 그 다음 제2 광을 조사할 수 있다. 이에 따라 제1 광의 선 조사 이후 DNA가 손상으로부터 다시 복구되는 것을 방지할 수 있으며, 그 결과, 제1 광을 단독으로 조사하는 것 대비 적은 도즈량으로도 획기적으로 높은 살균 효과를 얻을 수 있다. 또한 제2 광의 경우 살균하고자 하는 대상에 대한 살균력은 우수하나, 인체에 장시간 노출시 인체에도 좋지 않은 영향, 예를 들어, 피부 노화나 암 유발 등의 영향이 있을 수 있다. 따라서, 단독으로 제2 광을 살균하고자 하는 대상에 인가하는 것은 매우 제한적인 문제가 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따르면 제1 광의 조사에 더해 제2 광을 조사함으로써 단독으로 조사할 경우 대비 적은 양의 조사에도 불구하고 현저한 살균 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 광에 더해 제2 광을 순차적으로 출사하고자 하는 경우, 제2 광의 광량을 제어해야 할 필요성이 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 제1 광과 제2 광의 순차 조사를 통한 살균의 시너지 효과를 얻음과 동시에 인체에의 영향을 최소화할 수 있다. 이를 위해, 제1 광원 및 제2 광원을 온/오프할 때, 지속적으로 광을 출사하는 방식, 순차적으로 광의 세기를 감소시키거나 증가시키는 방식, 점멸 방식, 또는 혼합한 방식 등을 채용할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 제1 광과 제2 광을 순차적으로 조사하는 경우의 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치의 구동 방법을 도시한 것으로서, 제1 및 제2 광원의 온/오프에 따른 시간을 도시한 것이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 광(L1)의 조사가 선행되고 이후 제2 광(L2)의 조사가 수행될 수 있다. 제1 광(L1)을 먼저 조사하고 제2 광(L2)을 조사하는 경우, 제2 광(L2)을 먼저 조사하고 제1 광(L1)을 나중에 조사하는 경우보다 살균력이 현저하게 증가한다. 제2 광(L2)을 선 조사하고 제1 광(L1)을 후 조사하는 경우, 제2 광(L2)에 의한 세균 증식 저해 효과가 제1 광(L1)의 조사에 의해 감소될 수 있는 바, 이는 제2 광(L2)에 의해 DNA의 구조가 일부 변형되더라도, 가시광선 파장 대역을 포함하는 제1 광(L1)의 조사에 의해 변형된 DNA가 광회복(photoreactivation)되는 효과가 있기 때문이다. 제1 광(L1)의 조사에 의해 회복된 세균들은 다시 증식될 수 있는 상태로 돌아가게 되므로, 전체적인 살균력이 여전히 좋기는 하나 제1 광(L1) 및 제2 광(L2)을 순차적으로 조사하는 경우보다는 최종적인 살균력이 감소될 수 있다.
이와 달리, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치를 이용하여 제1 광(L1)을 살균하고자 하는 대상에 인가한 후, 제2 광(L2)을 순차적으로 인가하는 경우, 선 조사된 제1 광(L1)에 의해 세균 내 활성 산소가 생성되어 세균에 산화스트레스가 발생한다. 이 상태에서 후 조사된 제2 광(L2)에 의해 추가적인 살균이 일어나는 바, 적은 조사량으로도 세균의 사멸 정도가 현저하게 증가한다.
본 실시예에 있어서, 제1 광(L1)과 제2 광(L2)을 순차적으로 인가하는 한도 내에서 제2 광(L2)의 인가 시점이 달라질 수 있다. 예를 들어, 도 3a에 도시된 바와 같이, 제1 광(L1)의 조사가 완료된 후에, 제2 광(L2)의 조사가 시작될 수도 있고, 도 3b에 도시된 바와 같이, 제1 광(L1)의 조사가 완료되지는 않았으나 제2 광(L2)의 조사가 시작될 수도 있다. 이 경우, 제1 광(L1)과 제2 광(L2)의 인가 시점이 일부 중첩할 수도 있는 바, 상기 제1 시간과 제2 시간의 적어도 일부는 서로 중첩하는 구간을 가질 수 있다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치는 제1 광(L1)과 제2 광(L2)을 순차적으로 조사하는 한도 내에서 제어부에 의해 다양한 형태로 구동될 수 있다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치의 구동 방법을 도시한 것으로서, 제1 및 제2 광원의 온/오프에 따른 시간을 도시한 것이다.
도 5a를 참조하면, 제1 광(L1)과 제2 광(L2)은 주기적으로 살균하고자 하는 대상에 조사될 수 있다. 즉, 제1 광(L1)이 제1 시간(t1) 동안 살균 대상에 조사되고 제2 광(L2)이 제2 시간(t2) 동안 조사된 후, 다시 제1 광(L1) 및 제2 광(L2)의 조사가 반복될 수 있다. 이러한 반복 주기 및 반복 회수는 살균하고자 하는 대상의 종류, 총량 등에 따라 달라질 수 있다. 여기서, 제1 광(L1)이 총 도즈량 및 제2 광(L2)의 총 도즈량은 인체에 허용된 허용 도즈량 이하의 값이 되도록 제1 광(L1) 및 제2 광(L2)의 반복 주기 및 회수가 결정 될 수 있다.
도 5b를 참조하면, 제1 광(L1)과 제2 광(L2)의 인가시 제1 광(L1)의 인가 이후 제2 광(L2)이 인가되는 한도 내에서 제1 광(L1)은 중단없이 연속적으로 살균 대상에 인가될 수 있다. 반면에, 제2 광(L2)은 연속적으로 제공되지 않으며 불연속적으로 제1 광(L1)과 중첩하여 제공된다.
도시된 바와 같이, 제1 광(L1)은 제1 시간(t1) 동안 중단 없이 지속적으로 살균 대상에 계속 인가될 수 있으며, 제2 광(L2)은 제1 광(L1)의 인가가 어느 정도 진행된 후, 제1 광(L1)의 인가가 지속적으로 진행되고 있는 중간에 제2 시간(t2) 동안 살균 대상에 인가될 수 있다. 제2 광(L2)은 살균 대상에 주기적으로 반복하여 인가될 수 있다.
도 5c를 참조하면, 제1 광(L1)과 제2 광(L2)의 인가시 제1 광(L1)의 인가 이후 제2 광(L2)이 인가되는 한도 내에서 제1 광(L1)은 중단없이 연속적으로 살균 대상에 인가될 수 있으며, 또는 제2 광(L2)이 인가되기 전에 중단될 수 있다. 도시된 바와 같이, 제1 광(L1)이 제1 시간(t1) 동안 살균 대상에 인가되는 경우, 제2 광(L2)은 제1 광(L1)의 인가 도중 제2 시간(t2) 동안 인가될 수 있다. 이후, 제1 광(L1)의 인가가 종료된 후 제2 광(L2)이 제3 시간(t3) 동안 인가될 수 있다. 여기서, 제2 광(L2)의 인가 시간은 인체에 안전하다고 허용된 허용 도즈량 이하의 값 내에서 서로 다른 시간 동안 살균 대상에 인가될 수 있다. 즉, 제2 광(L2)이 인가되는 제2 시간(t2)과 제3 시간(t3)은 서로 다른 값을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 광(L1)을 인가하다가 중단한 후 곧바로 제2 광(L2)을 인가하는 경우 가장 살균 효과가 높을 수 있으며, 제1 광(L1)을 인가한 상태에서 중단없이 순차적으로 제2 광(L2)을 인가할 수 있다. 다만, 제1 광(L1)을 인가하다가 중단하고 나서 곧바로 제2 광(L2)을 인가하는 것이 아니라, 시간이 일부 경화된 후 제2 광(L2)을 인가할 수도 있으나, 그 간격은 매우 짧을 수 있다. 반면, 제1 광(L1)과 제2 광(L2)을 순차적으로 인가하여 소정의 살균 효과가 얻어진 경우에는, 다음 제1 광(L1)과 제2 광(L2)의 순차적인 인가는 충분한 시간이 경과된 후에 다시 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 광원은 가시 광선 파장 대역 중 살균이 가능한 블루 파장을 포함하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 블루 파장 대역의 광을 포함하여 다른 가시 광선 영역의 광을 더 포함할 수도 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치에 있어서, 제1 광원으로부터 출사된 광의 스펙트럼이다.
도 6을 참조하면, 제1 광원은 약 380nm 내지 약 750nm 파장 대역의 광을 출사하며, 대부분은 가시광선 파장 영역대에 해당된다. 즉, 제1 광원은 백색광을 출사하는 광원에 해당한다. 본 실시예에 있어서, 제1 광원은 제2 광과 조합되어 시너지를 내는 블루 파장 대역의 광을 포함하고 있어, 동일한 방식으로 상술한 살균 효과를 얻을 수 있다.
이에 더해, 본 실시예에서의 제1 광원은 전체적인 파장 대역의 광이 골고루 섞인 형태로서 태양광과 유사한 스펙트럼을 갖는다. 다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 광원은 자외선 파장 대역의 대부분을 제외하고 출사한다는 점에서 태양광과 차이가 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 광원은 실질적으로 가시 광선의 전체 파장 대역에 대응하는 약 380nm 내지 약 780nm 파장 대역을 갖는 광을 출사한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 태양광과 유사하다라는 의미는 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼을 기준으로 할 때, 기존 발명 대비 중첩되는 면적이 소정 값 이상이며, 태양광 스펙트럼으로부터의 피크의 편차(태양광 스펙트럼의 피크를 기준으로 했을 때 벗어난 정도) 또한 소정 값 이하인 경우를 의미한다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 광원은 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼의 면적 대비 약 55% 이상의 면적을 갖는 광을 출사할 수 있으며, 제1 광의 피크는 노멀라이즈된 태양광 스펙트럼 대비 약 0.14 이하의 편차(deviation)를 가질 수 있다.
이와 같이, 제1 광이 태양광과 유사한 스펙트럼을 가짐으로써 태양광에 자주 노출되는 경우와 같은 효과가 있을 수 있으며, 이에 따른 비타민 D의 합성이 용이해지거나 근시와 같은 질병의 유병률이 낮아 질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치의 평면도이고, 도 7b는 도 7a의 I-I'선에 따른 단면도이다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치는 제1 광원(30), 제2 광원(40), 및 제1 및 제2 광원들(30, 40)이 실장된 기판(20)을 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제1 광원(30)은 복수 개로 제공될 수 있으며, 제2 광원(40) 또한 복수 개로 제공될 수 있다. 예를 들어, 제1 광원들(30)과 제2 광원들(40)은 동수로 제공되어, 도시된 바와 같이, 행열 형태로 서로 교번하여 배치될 수 있다. 그러나, 제1 및 제2 광원들(30, 40)의 개수는 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 광원(30)의 개수가 제2 광원(40)의 개수보다 많을 수도 적을 수도 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따라, 제1 광원(30)과 제2 광원(40)의 개수에 따라, 규칙적으로 또는 불규칙적으로 배열될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치는 제1 및 제2 광원들(30, 40)과 기판(20)을 수납하는 하우징을 더 포함할 수 있다. 하우징에는 제1 및 제2 광원들(30, 40)으로부터 출사된 광이 투과하는 투과창이 마련될 수 있으며, 제1 및 제2 광원들(30, 40)으로부터 출사된 광은 투과창을 통해 인체 측으로 광이 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 기판(20) 상에는 제어부(50)가 다양한 형태, 예를 들어, 기판(20) 상에 별도의 회로 배선으로 형성되거나, 별도의 칩으로 형성되어 기판(20) 상에 실장 되는 등의 형태로 제공될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 살균 장치는 살균이 필요한 다양한 다른 장치에 적용될 수 있으며, 특히 광원을 사용하는 장치에 적용될 수 있다. 또한, 살균 장치에 전용하여 사용되는 것이 아닌 조명 장치로서 사용될 수도 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 살균 장치는 소정 공간에 광을 제공하는 조명용으로 추가 광원을 더 포함할 수 있으며, 이 경우 추가 광원은 가시 광선 파장 대역의 광을 출사할 수 있다. 추가 광원은 가시 광선 영역의 전 스펙트럼에 대응하는 광을 출사할 수도 있고, 특정 컬러의 스펙트럼에 대응하는 광을 출사할 수도 있다.
또는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 별도의 추가 광원 없이 제1 광원이 블루 파장 대역의 광을 포함하는 가시광선 파장 대역의 광을 출사할 수 있다. 예를 들어, 제1 광원은 약 380nm 내지 약 750nm 파장 대역의 광을 출사하며, 대부분은 가시광선 파장 영역대에 해당된다. 이 경우, 제1 광원은 가시 광선 파장 대역의 광을 전체적으로 제공하면서, 제2 광과 조합되어 시너지를 내는 블루 파장 대역의 광을 포함하고 있어, 상술한 실시예들과 같은 살균 효과를 얻을 수 있다. 이와 같이, 가시 광선 파장대역의 광을 출사하는 추가 광원이 구비되거나, 제1 광원이 가시 광선 파장 대역의 광을 출사하는 경우, 그 광은 태양광과 유사한 스펙트럼을 가질 수 있다. 상기 광이 태양광과 유사한 스펙트럼을 갖는 경우, 태양광에 자주 노출되는 경우와 같은 효과가 있을 수 있으며, 이에 따른 비타민 D의 합성이 용이해지거나 근시와 같은 질병의 유병률이 낮아 질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치의 평면도이고, 도 7b는 도 7a의 I-I'선에 따른 단면도이다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치는 제1 광원(30), 제2 광원(40), 및 제1 및 제2 광원들(30, 40)이 실장된 기판(20)을 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제1 광원(30)은 복수 개로 제공될 수 있으며, 제2 광원(40) 또한 복수 개로 제공될 수 있다. 예를 들어, 제1 광원들(30)과 제2 광원들(40)은 동수로 제공되어, 도시된 바와 같이, 행열 형태로 서로 교번하여 배치될 수 있다. 그러나, 제1 및 제2 광원들(30, 40)의 개수는 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 광원(30)의 개수가 제2 광원(40)의 개수보다 많을 수도 적을 수도 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따라, 제1 광원(30)과 제2 광원(40)의 개수에 따라, 규칙적으로 또는 불규칙적으로 배열될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치는 제1 및 제2 광원들(30, 40)과 기판(20)을 수납하는 하우징을 더 포함할 수 있다. 하우징에는 제1 및 제2 광원들(30, 40)으로부터 출사된 광이 투과하는 투과창이 마련될 수 있으며, 제1 및 제2 광원들(30, 40)으로부터 출사된 광은 투과창을 통해 인체 측으로 광이 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 기판(20) 상에는 제어부(50)가 다양한 형태, 예를 들어, 기판(20) 상에 별도의 회로 배선으로 형성되거나, 별도의 칩으로 형성되어 기판(20) 상에 실장 되는 등의 형태로 제공될 수 있다.
상기 발광 장치는 다양한 형태로 구현되어 다양한 용도로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치는 조명 및 살균이 필요한 곳에 다양하게 적용될 수 있으며 특히 조명 장치로 사용될 수 있다. 예를 들어, 수술실, 병원 등과 같이 의료 시설, 공공 위생이나 개인 위생용 조명 장치에 사용될 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치는 환자 치료 목적으로 사용할 수 있다.
본 발명의 조명 장치는 공공 시설, 공공 사용 공간 및 공동 사용 제품 등에 적용하여 공공 치료 목적으로 사용되거나, 개인 시설, 개인 사용 공간 및 개인 사용 제품 등에 적용하여 개인 치료 목적으로 사용할 수 있다.
또한, 조명 장치에 전용하여 사용되는 것이 아닌, 다른 치료 장치에 부가되어 사용될 수도 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치의 구체적인 실시예를 설명한다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치가 제품으로 구현된 예를 도시한 것들이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치는 광을 출사하는 발광 장치(100), 발광 장치(100)가 수용되는 하우징(300), 발광 장치의 상부에 제공된 윈도우(210), 및 상기 윈도우(210)와 하우징(300)을 고정하는 고정 부재(220)를 포함한다.
하우징(300) 은 발광 장치(100)를 수용 및 지지하여, 발광 장치에 전기적 전원을 공급할 수 있는 형태이면 제한되지 않는다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 하우징(300)은 본체(310), 전원 공급 장치(320), 전원 케이스(330), 및 전원 접속부(340)를 포함할 수 있다. 전원 공급 장치(320)는 전원 케이스(330) 내에 수용되어 발광 장치(100)와 전기적으로 연결되며, 적어도 하나의 IC칩을 포함할 수 있다. IC칩은 발광 장치(100)로 공급되는 전원의 특성을 조절, 변환 또는 제어할 수 있다.
전원 케이스(330)는 전원 공급 장치(320)를 수용하여 지지할 수 있고, 전원 공급 장치(320)가 그 내부에 고정된 전원 케이스(330)는 본체(310)의 내부에 위치할 수 있다.
전원 접속부(340)는 전원 케이스(330)의 하단에 배치되어, 전원 케이스(330)와 결속될 수 있다. 이에 따라, 전원 접속부(340)는 전원 케이스(330) 내부의 전원 공급 장치(320)와 전기적으로 연결되어, 외부 전원이 전원 공급 장치(320)에 공급될 수 있는 통로 역할을 할 수 있다.
발광 장치(100)는 기판(20) 및 기판(20) 상에 배치된 제1 및 제2 광원들(30, 40)을 포함하며, 상술한 실시예들에 따른 형태를 가질 수 있다. 발광 장치(100)는 본체(310) 상부에 마련되어 전원 공급 장치(320)에 전기적으로 연결될 수 있다. 기판(20)은 본체(310)에 안정적으로 고정될 수 있도록, 본체(310) 상부의 고정 부재(220)부에 대응하는 형태를 가질 수 있다.
윈도우(210)는 발광 장치(100)의 상부를 커버할 수 있도록 하우징(300) 상에 배치될 수 있다. 윈도우(210)는 발광 장치(100) 상에 배치되되, 본체(310)에 고정되어 발광 장치(100)를 커버할 수 있다. 윈도우(210)에는 발광 장치(100)로부터의 광의 확산을 용이하게 하는 렌즈 부재(211)가 제공될 수 있다. 윈도우(210)는 투광성 재질을 가질 수 있으며, 윈도우(210)의 형태 및 광 투과성을 조절하여 조명 장치의 지향 특성을 조절할 수 있다. 따라서 윈도우(210)는 조명 장치의 이용 목적 및 적용 태양에 따라 다양한 형태로 변형될 수 있다.
고정 부재(220)는 윈도우(210) 상부에 제공되어 윈도우(210), 발광 장치(100), 및 본체(310)부를 서로 체결할 수 있다.
상술한 구조를 갖는 조명 장치는 각종 광 치료기에 장착될 수 있다. 또한, 소정 공간(예를 들어 챔버)을 이루는 벽이나 천장에 장착되는 조명 기기로 사용될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치는 실생활에 사용될 수 있는 형태로 구현될 수 있다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명 장치(1000')는 받침대(530)와, 광을 출사하는 발광 장치(100)와, 지지대(520) 및 발광 장치(100)를 둘러싸는 반사갓(400)을 포함하여 구성될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명 스탠드는 각종 치료기 상에 배치될 수도 있다.
받침대(510)의 표면에는 조명 스탠드의 동작을 제어하기 위한 입력기(530)가 배치될 수 있다. 받침대(510)는 발광 장치(100)가 배치된 기판(20)과 지지대(520)를 통해 연결하여 고정한다. 받침대(510)는 전원부(600)를 통해 발광 장치에 전원이 공급되도록 한다. 지지대(520)는 받침대(510)와 발광 장치(100)가 배치된 기판(20) 사이를 연결하고, 전원을 공급하기 위한 전선(미도시함)이 내부에 마련될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 지지대(520)가 단단한 단일 부재로 형성된 것을 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 적어도 1회의 절곡이 가능한 벤딩 가능한 부재로 이루어지거나, 가요성이 있는 부재로 이루어짐으로써 다양한 형상으로 변경될 수도 있다. 예를 들어, 지지대(520)은 특정 정도의 외력에 의해 변형이 일어나되, 외력이 없는 경우에는 그 형상이 유지되는 정도의 연성을 가질 수 있다. 예를 들어, 사람이 배선부(130)에 외력을 가함으로써 배선부(130)의 일부 형상을 바꿀 수 있으나, 상기 외력이 제거되는 경우, 배선부(130)는 외력이 가해진 직후의 최종적인 형상이 그대로 유지될 수 있다. 이를 위해 지지대(520)은 자바라 형태로 제공될 수도 있다.
발광 장치(100)를 둘러싸는 반사갓(400)은 발광 장치로부터 방출되는 광원을 반사시키고 조도를 높일 수 있는 알루미늄 등과 같은 금속재질로 구성되거나 빛 투과가 가능한 소재를 포함하여 구성될 수 있다. 반사갓(400)의 내측 표면에는 광촉매 물질을 포함하는 코팅층이 형성될 수 있다. 광촉매 물질은 TiO2, ZnO, ZrO2, WO3의 그룹에서 적어도 하나를 포함하여 이루어질 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치의 살균 효과에 대해 실험한 실시예를 설명한다.
실험예 1 - 조사 조건에 따른 살균 효과
도 10 은 기존 발명과 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치를 이용하여 살균 대상에 광을 조사하였을 때 조사 조건에 따른 살균 효과를 도시한 그래프이다. 도 10에 있어서, 살균의 대상으로 사용된 세균은 황색포도상구균이며, 황색포도상구균을 세균배양배지에 도말하여 35-37℃에서 하루동안 배양하고 세균배양배지 상에 형성된 세균 콜로니를 수집해 생리식염수에 혼탁하여 원심분리하고 상층액을 버린 후 다시 생리식염수를 넣고, 이를 희석해 살균실험에 적당한 농도의 세균액을 제조하였다. 이렇게 제조한 세균액을 별도의 용기에 담고, 기존 발명 및 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치를 용기로부터 특정한 거리에 설치한 후, 광을 순차적으로 조사하였다. 그 다음, 광 조사가 이루어진 세균액을 희석하여 세균배양배지 위에 고르게 도포하고 35-37℃에서 하루 동안 배양한 후, 세균배양배지 상에 형성된 콜로니를 확인하고 이를 희석배수로 곱해 계수함으로써 살균 효과에 대한 결과를 얻었다.
x축은 제1 및 제2 광의 도즈량을 나타낸 것이며, y축은 세균의 비활성화 정도를 로그 스케일로 나타낸 것이다. 비교예 1은 제2 광만 세균에 인가한 것으로서 275nm 파장 대역의 광을 세균에 인가한 것이다. 비교예 2는 제1 광만 세균에 인가한 것으로서 405nm 파장 대역의 광을 세균에 인가한 것이다. 비교예 3은 세균에 275nm 파장 대역의 제2 광의 인가 후 405nm 파장 대역의 제1 광을 인가한 것이다. 실시예는 세균에 405nm 파장 대역의 제1 광의 인가 후 275nm 파장 대역의 제2 광을 인가한 것이다. 다만, 그래프에 있어서, 비교예 1의 경우는 3mJ/cm2의 도즈량으로만 275nm 파장 대역의 제2 광을 인가한 것이며, 비교예 2, 비교예 3, 및 실시예의 경우는 각각 405nm의 파장 대역의 제1 광의 도즈량을 변경해 가면서, 즉, 30 J/cm2, 60 J/cm2, 90 J/cm2, 120 mJ/cm2, 150 J/cm2의 도즈량으로 인가하였으며, 275nm 파장 대역의 제2 광을 3mJ/cm2 은 도즈량으로 인가한 것이다. 여기서, 제2 광의 경우, 인체에 미치는 허용 도즈량을 고려하여 제1 광보다 낮은 도즈량으로 책정되었다.
도 10을 참조하면, 비교예 1의 경우 세균에 제2 광만을 인가한 경우로서 3 mJ/cm2의 도즈량으로 인가하였을 때 비활성화도가 약 1.5 (log CFU/ml) 정도이며, 비교예 2의 경우 세균에 제1 광만을 인가한 경우로서 30 J/cm2의 도즈량으로 인가하였을 때 비활성화도가 약 1 (log CFU/ml)정도를 나타내었다. 제2 광을 세균에 3 mJ/cm2의 도즈량으로 선 조사하고 제1 광을 30 J/cm2의 도즈량으로 후 조사한 경우로서 비활성화도가 약 1.5 (log CFU/ml)정도를 나타내었다. 그러나, 제1 광을 30 J/cm2의 도즈량으로 선 조사하고 제2 광을 3 mJ/cm2의 도즈량으로 후 조사한 실시예의 경우 비활성화도가 약 4 (log CFU/ml)정도로 매우 높은 살균 효과를 나타내었다. 여기서, 비교예 3과 실시예는 제1 광과 제2 광의 순서만 다르며 동일한 양이 세균에 조사되었음에도 실제 살균 정도는 현저한 효과의 차이를 나타낸 것을 확인할 수 있다.
또한 비교예 2, 비교예 3, 실시예의 경우 제1 광의 도즈량을 60 J/cm2의 도즈량으로 동일한 양상을 나타낸 바, 실시예의 살균 효과가 비교예 2나 비교예 3보다 현저하게 높게 나타났다.
다만, 제1 광의 도즈량이 90 J/cm2을 이상인 경우, 비교예 3과 실시예가 약 6 (log CFU/ml)으로 정체된 값을 보이나, 이는 새로운 균의 유입이 없는 실험실 조건에서 살균될 수 있는 세균이 더 이상 없기 때문으로 판단될 수 있다. 이에 따라, 새로운 균의 유입이 지속적으로 일어나는 개방된 외부 조건에서는 비교예 1 내지 3보다 실시예의 살균 효과가 현저하게 높으리라는 것을 예측할 수 있다.
하기 표 2은 비교예 1 내지 3 및 실시예에 있어서, 원하는 살균 정도를 얻기 위한 최소 도즈량을 나타낸 것이다. 여기서, 비교예 1은 제2 광만 세균에 인가한 것으로서 275nm 파장 대역의 광을 세균에 인가한 것이다. 비교예 2는 제1 광만 세균에 인가한 것으로서 405nm 파장 대역의 광을 세균에 인가한 것이다. 비교예 3은 세균에 275nm 파장 대역의 제2 광의 인가 후 405nm 파장 대역의 제1 광을 인가한 것이다. 실시예는 세균에 405nm 파장 대역의 제1 광의 인가 후 275nm 파장 대역의 제2 광을 인가한 것이다.
표 1을 참조하면, 제2 광원을 단독으로 사용한 비교예 1의 경우 매우 적은 도즈량으로도 90% 이상, 99% 이상, 또는 99.9% 이상의 살균 효과를 얻을 수 있다. 그러나, 제2 광의 경우 인체에 미치는 영향이 크므로, 제2 광만으로 도즈량을 높여 살균을 진행하기는 어렵다.
다음으로, 제1 광과 제2 광을 혼합하여 사용한 비교예 2, 비교예 3 및 실시예를 살펴보면, 비교예 2 및 비교예 3과 대비하여, 실시예의 경우 훨씬 적은 제1 광의 도즈량으로 높은 살균 효과를 볼 수 있는 것을 확인할 수 있다. 예를 들어, 99%의 살균 효과를 얻기 위해, 비교예 2의 경우, 65 J/cm2의 도즈량이 요구되고 비교예 3의 경우 40J/cm2 의 도즈량이 요구된 반면, 실시예의 경우 단지 15J/cm2의 도즈량만이 요구되었다.
살균성능 실시예 비교예 1 비교예 2 비교예 3
1 log 살균(90% 살균) 7 J/cm2±10% 2mJ/cm2±10% 30J/cm2±10% 20J/cm2±10%
2 log 살균(99% 살균) 15J/cm2±10% 4mJ/cm2±10% 65J/cm2±10% 40J/cm2±10%
3 log 살균(99.9% 살균) 25J/cm2±10% 8mJ/cm2±10% 110J/cm2±10% 60J/cm2±10%
상기한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치는 기존 발명에 비해 현저하게 높은 살균 효과를 나타냄을 확인할 수 있다.
실험예 2 - 제1 광 및 제2 광의 개별 살균력 테스트
본 테스트에 있어서, 병원체로서 MRSA 균주를 사용하였으며, MRSA 균주를 배양한 후 일정한 균 농도(7 log)의 현탁액을 준비하였다. 균 현탁액에 제1 광 및 제2 광을 각각 광량별로 조사하였다. 이때, 제1 광의 파장은 405nm였으며, 제2 광의 파장은 275nm였다. 제1 광 및 제2 광이 각각 조사된 균을 일정 농도로 희석하고, 아가 플레이트에 접종한 후 다시 배양하였다. 그 다음 배양된 균의 콜로니 수를 확인하고 그 수치를 로그 값으로 환산하였다. 각 테스트는 5회에 걸쳐서 동일 조건으로 실시되었다.
표 2 및 도 11a는 제1 광의 살균력을 테스트한 결과를 나타낸 것이며, 표 3 및 도 11b는 제2 광의 살균력을 테스트한 결과를 나타낸 것이다.
광량 (J/cm2) 0 30 60 90 120
균 수 (log) 7.00 5.97 5.78 5.15 4.17
오차 0.00 0.32 0.35 0.43 0.29
표 2 및 도 11a를 참조하면, 제1 광의 인가량이 증가함에 따라 균의 수가 감소함을 확인할 수 있다. 오차 범위를 감안하더라도 균의 수가 감소하는 것은 명백하였다.
광량 (mJ/cm2) 0 1 2 3
균 수 (log) 7.00 6.23 5.88 5.45
오차 0.00 0.23 0.27 0.18
표 3 및 도 11b를 참조하면, 제2 광의 인가량이 증가함에 따라 균의 수가 감소함을 확인할 수 있다. 오차 범위를 감안하더라도 균의 수가 감소하는 것은 명백하였다. 또한, 제2 광의 경우, 제1 광보다 훨씬 더 적은 양으로 살균이 수행됨을 알 수 있었다.
실험예 3 - 제1 광 및 제2 광의 조합 시 살균력 테스트
본 테스트에 있어서, 병원체로서 MRSA 균주를 사용하였으며, MRSA 균주를 배양한 후 일정한 균 농도(7 log)의 현탁액을 준비하였다. 균 현탁액에, 제1 광 단독, 제2 광 단독, 제1 광과 제2 광을 조합하여 조사하였으며, 균 현탁액에 아무 것도 조사하지 않은 것은 비교예 1, 제2 광 단독으로 조사한 것은 비교예 2, 제1 광 단독으로 조사한 것은 비교예 3, 제1 광과 제2 광을 조합하여 조사한 것은 실시예로 도시하였다. 이때, 제1 광의 파장은 405nm이고 도즈량은 120J/cm2이었으며, 제2 광의 파장은 275nm이고, 도즈량은 3mJ/cm2였다. 실시예의 경우, 제2 광을 3mJ/cm2의 도즈량으로 조사한 후 제1 광을 120J/cm2의 도즈량으로 조사하였다. 다음으로, 비교예 1 내지 3, 및 실시예의 균을 일정 농도로 희석하고, 아가 플레이트에 접종한 후 다시 배양하였다. 그 다음 배양된 균의 콜로니 수를 확인하고 그 수치를 로그 값으로 환산하였다.
각 테스트는 5회에 걸쳐서 동일 조건으로 실시되었다.
도 12a 및 표 4은 제1 광과 제2 광 단독으로 각각 조사된 경우와, 제1 및 제2 광이 조합되어 조사된 경우의 박테리아 수를 나타낸 것이며, 도 12b 및 표 5은 제1 광과 제2 광 단독으로 각각 조사된 경우와, 제1 및 제2 광이 조합되어 조사된 경우의 살균력을 나타낸 것이다.
광 조건 비교예 1 비교예 2 비교예 3 실시예
균 수 (log) 7.00 5.45 4.17 2.83
오차 0.00 0.18 0.29 0.37
광 조건 비교예 1 비교예 2 비교예 3 실시예
살균력 0.00 1.55 2.83 4.17
오차 0.00 0.18 0.29 0.37
도 12a, 도 12b, 표 4, 및 표 5를 참조하면, 제2 광의 단독 조사 시에는 약 90%의 살균력을 보였으며, 제1 광의 단독 조사시에는 약 99%의 살균력을 보였으나, 제1 광 및 제2 광을 조합하여 조사시에는 99.99% 이상의 살균력을 보였다. 이로써, 광을 조사하지 않는 경우, 및 제1 광 또는 제2 광을 단독으로 조사하였을 경우보다, 제1 광과 제2 광을 조합하여 조사하는 조건에서 균량이 현저하게 감소하며, 이에 따른 살균력이 현저하게 증가함을 확인할 수 있다.
실험예 4 - 제1 광과 제2 광의 조합 순서에 따른 살균력 변화 테스트
본 테스트에 있어서, 병원체로서 MRSA 균주를 사용하였으며, MRSA 균주를 배양한 후 일정한 균 농도(7 log)의 현탁액을 준비하였다. 균 현탁액에, 제2 광 조사 후 제1 광 조사하고, 제1 광 조사 후 제2 광 조사 조사하였다. 균 현탁액에 아무 것도 조사하지 않은 것은 비교예 1, 제2 광 조사 후 제1 광을 조사한 것은 실시예 1, 제1 광 조사 후 제2 광을 조사한 것은 실시예 2로 도시하였다.
이때, 실시예 1의 경우, 275nm의 제2 광을 3mJ/cm2의 도즈량으로 조사한 후 405nm의 제1 광을 120J/cm2의 도즈량으로 조사하였으며, 실시예 2의 경우, 405nm의 제1 광을 120J/cm2의 도즈량으로 조사 후 275nm의 제2 광을 3mJ/cm2의 도즈량으로 조사하였다.
다음으로, 비교예, 실시예 1 및 실시예 2의 균을 일정 농도로 희석하고, 아가 플레이트에 접종한 후 다시 배양하였다. 그 다음 배양된 균의 콜로니 수를 확인하고 그 수치를 로그 값으로 환산하였다.
각 테스트는 5회에 걸쳐서 동일 조건으로 실시되었다.
도 13a 및 표 6은 제1 광과 제2 광의 조합 순서가 달리 설정되어 조사된 경우의 박테리아 수를 나타낸 것이며, 도 13b 및 표 7은 제1 광과 제2 광의 조합 순서가 달리 설정되어 조사된 경우의 살균력을 나타낸 것이다.
광 조건 비교예 실시예 1 실시예 2
균 수 (log) 7.00 2.83 0.00
오차 0.00 0.37 0.00
광 조건 비교예 실시예 1 실시예 2
살균력 0.00 4.17 7.00
오차 0.00 0.37 0.00
도 13a, 도 13b, 표 6, 및 표 7를 참조하면, 실시예 1은 99.99%의 살균력을 보이는데 반해, 실시예 2는 균이 관찰되지 않았으며 실질적으로 완전 살균이 이루어짐을 확인할 수 있다.즉, 제1 광의 조사 후 제2 광을 조사하는 경우 그 반대의 경우보다 동일한 조사 광량에서 현저하게 더 높은 살균력을 보였으며, 이는 제2 광의 조사후 제1 광을 조사하는 경우 보다 더 적은 광량으로 동일한 살균력을 얻을 수 있음을 의미한다. 더 적은 광량의 적용은 광 조사 시간이 짧아지는 것을 의미하기 때문에 실시예 2의 경우 실시예 1보다 광의 조사 시간이 단축될 수 있다.
실험예 5 - 광량 조건 설정 (in vitro)
제1 광과 제2 광의 순차적인 조사에 의해 현저한 살균력의 증가를 보인 것을 기초로, 각 광원의 최적 광량을 알아보기 위해 제1 및 제2 광의 순차 조사시 광량을 변경해 가며 박테리아의 수 및 살균력을 in vitro 조건에서 측정하였다.
본 테스트에 있어서, 병원체로서 MRSA 균주를 사용하였으며, MRSA 균주를 배양한 후 일정한 균 농도(7 log)의 현탁액을 준비하였다. 균 현탁액에, 제1 광의 도즈량을 30 J/cm2, 60 J/cm2, 90 J/cm2, 120 J/cm2로 변경하여 제1 광과 제2 광을 순차적으로 조사하였다. 단, 제2 광의 경우 인체 허용 수준을 고려하여 275nm의 광을 3mJ/cm2의 도즈량으로 한정하여 진행하였다.
다음으로, 균을 일정 농도로 희석하고, 아가 플레이트에 접종한 후 다시 배양하였다. 그 다음 배양된 균의 콜로니 수를 확인하고 그 수치를 로그 값으로 환산하였다.
각 테스트는 5회에 걸쳐서 동일 조건으로 실시되었다.
도 14a 및 표 8은 제1 광과 제2 광을 순차적으로 조사하되 제1 광의 광량을 달리 하였을 때의 박테리아 수를 나타낸 것이며, 도 14b 및 표 9은 제1 광과 제2 광을 순차적으로 조사하되 제1 광의 광량을 달리 하였을 때의 살균력을 나타낸 것이다.
광량 (J/cm2) 0 30 60 90 120
균 수 (log) 7.00 3.47 2.13 1.70 0.00
오차 0.00 0.13 0.27 0.22 0.00
광량 (J/cm2) 0 30 60 90 120
살균력 0.00 3.53 4.87 5.03 7.00
오차 0.00 0.13 0.27 0.22 0.00
도 14a, 도 14b, 표 8, 및 표 9를 참조하면, 제1 광의 광량이 증가함에 따라 균 수가 감소함을 확인하였으며, 120J/cm2의 광량에서는 완전 살균이 되는 것을 확인하였다.
실험예 6 - 광량 조건 설정 (in vivo)
실시예 4에서 제2 광(405nm)의 도즈량이 3mJ/cm2인 조건에서 제1 광(275nm)의 도즈량이 120J/cm2일 때 완전 살균이 되는 것을 확인하였는 바, in vivo 조건에서도 이와 같은 살균 효과가 있는지 테스트하였다.
본 테스트에 있어서, in vivo 조건에서의 광 적용의 유효성과 안전성을 확인하기 위하여 마우스를 이용하여 실험을 진행하였다. 광량 조건은 in vitro에서의 조건과 동일하게 수행하였다. 마우스는 BALB/c 마우스(6~8주령)를 이용하였으며, 마우스의 등의 털을 깎은(shaving) 후, 등 부위에 지름 10mm의 창상을 생성하였다. 상기 창상에 병원성 세균을 접종(5log 접종)한 후, 제1 광의 도즈량을 30 J/cm2, 60 J/cm2, 90 J/cm2, 120 J/cm2로 변경하여 제1 광과 제2 광을 순차적으로 조사하였다. 단, 제2 광의 경우 인체 허용 수준을 고려하여 275nm의 광을 3mJ/cm2의 도즈량으로 한정하여 진행하였다. 다음으로, 조직을 채취하고, 채취한 조직을 파쇄한 후, 일정 농도로 희석하여 아가 플레이트에 접종한 후, 다시 배양하였다. 그 다음 배양된 균의 콜로니 수를 확인하고 그 수치를 로그 값으로 환산하였다.
각 테스트는 5회에 걸쳐서 동일 조건으로 실시되었다.
도 15a 및 표 10은 제1 광과 제2 광을 순차적으로 조사하되 제1 광의 광량을 달리 하였을 때의 박테리아 수를 나타낸 것이며, 도 15b 및 표 11은 제1 광과 제2 광을 순차적으로 조사하되 제1 광의 광량을 달리 하였을 때의 살균력을 나타낸 것이다.
광량 (J/cm2) 0 30 60 90 120
균 수 (log) 5.00 3.17 3.32 1.48 0.00
오차 0.00 0.36 0.38 0.31 0.00
광량 (J/cm2) 0 30 60 90 120
살균력 0.00 1.83 1.68 3.52 5.00
오차 0.00 0.36 0.38 0.31 0.00
도 15a, 도 15b, 표 10, 및 표 11를 참조하면, in vivo 조건에서도 제1 광의 광량이 증가함에 따라 균 수가 감소함을 확인하였으며, 120J/cm2의 광량에서는 완전 살균이 되는 것을 확인하였다.
실험예 7 - 유효성 평가 1 (in vivo)
실시예 5에서 in vivo 조건에서의 살균을 위한 광의 도즈량을 확인하였는 바, 이를 기초로 in vivo 조건에서의 시간에 따른 살균력 및 균수 변화를 테스트하였다.
본 테스트는 마우스를 이용하여 진행되었다. 마우스는 BALB/c 마우스(6~8주령)를 이용하였으며, 마우스의 등의 털을 깎은(shaving) 후, 등 부위에 지름 10mm의 창상을 생성하였다. 상기 창상에 병원성 세균을 접종(5log 접종)한 후, 제1 광(405nm)의 도즈량을 120 J/cm2로 하여 제1 광과 제2 광을 순차적으로 매일 같은 시간에 총 6회 반복 조사하였다. 단, 제2 광의 경우 인체 허용 수준을 고려하여 275nm의 광을 3mJ/cm2의 도즈량으로 한정하여 진행하였다.
그 다음, 균수를 매일 확인하기 위해, 조직을 채취하고, 채취한 조직을 파쇄한 후, 일정 농도로 희석하여 아가 플레이트에 접종한 후, 다시 배양하였다. 그 다음 배양된 균의 콜로니 수를 확인하고 그 수치를 로그 값으로 환산하였다. 균 수의 경우, 초기 살균력의 확인을 위해 3회 광조사까지 그 양을 검출하였다.
도 16 및 표 12은 in vivo 조건에서의 날짜에 따른 살균력 변화를 나타낸 것이며, 도 17 및 표 13는 in vivo 조건에서의 날짜에 대한 균수를 측정한 결과를 나타낸 것이다. 도 17 및 표 13에 있어서, 비교예는 광을 조사하지 않은 무조사군이며, 실시예는 광을 조사한 광조사군에 해당한다.
Day 접종 0 1 2
살균력 0.00 5.00 4.09 5.29
오차 0.00 0.00 0.13 0.09
균 수 (%) 균 수 (log)
Day 접종 0 1 2 접종 0 1 2
무조사군 100 100 4,466 173,780 5.00 5.00 6.65 8.24
광조사군 100 0 0.36 0.89 5.00 0.00 2.56 2.95
도 16, 도 17, 표 12, 및 표 13을 참조하면, 창상 초기에 광을 조사한 이후 살균력이 99.99% 이상 지속적으로 유지되고 있음을 확인할 수 있으며, 광을 조사한 경우 균 수는 실질적으로 0에 가깝다고 볼 수 있었다.
실험예 8 - 유효성 평가 2 (in vivo)
실시예 5에서 in vivo 조건에서의 살균을 위한 광의 도즈량을 확인하였는 바, 이를 기초로 in vivo 조건에서의 광 조사에 의한 상처 치유 효과를 테스트하였다.
본 테스트는 마우스를 이용하여 진행되었다. 마우스는 BALB/c 마우스(6~8주령)를 이용하였으며, 마우스의 등의 털을 깎은(shaving) 후, 등 부위에 지름 10mm의 창상을 생성하였다. 상기 창상에 병원성 세균을 접종(5log 접종)한 후, 제1 광(405nm)의 도즈량을 120 J/cm2로 하여 제1 광과 제2 광을 순차적으로 매일 같은 시간에 총 6회 반복 조사하였다. 단, 제2 광의 경우 인체 허용 수준을 고려하여 275nm의 광을 3mJ/cm2의 도즈량으로 한정하여 진행하였다.
매일 동일한 시간에 상처의 형상 변화(특히 면적 변화)를 관찰하였다. 상처 크기는 상피화 시점까지 매일 관찰하여 값을 기록하였다.
도 18 및 표 14는 in vivo 조건에서의 날짜에 따른 상처 면적의 변화를 나타낸 것이다. 도 18 및 표 14에 있어서, 비교예는 광을 조사하지 않은 무조사군이며, 실시예는 광을 조사한 광조사군에 해당한다. 도 19a 및 도 19b는 날짜에 따른 상처 면적의 형상을 촬상한 사진들인 바, 도 19a는 무조사군의 상처의 사진들이며, 도 19b는 광조사군의 상처의 사진들이다.
Day 접종 0 2 3 6 10 15
무조사군 100.0 100.0 108.8 93.8 83.3 55.9 22.4
오차 7.8 7.8 7.0 5.0 3.8 2.7 4.2
광조사군 100.0 100.0 101.0 82.1 50.3 28.8 0.0
오차 7.8 7.8 4.1 3.6 1.9 3.2 0.0
도 18, 표 14, 도 19a 및 도 19b를 참조하면, 상처 이후 2일차까지 상처의 치유가 가시적으로 관찰되지 않았으며 상처에서의 균수는 현저히 감소하였는 바, 살균이 진행되는 단계로 볼 수 있었다. 상처 이후 2일차부터 딱지가 생성되고, 그 후, 상처의 면적이 점점 감소하였는 바, 상처 이후 2일차부터 상처 치유가 진행되는 단계로 볼 수 있었다. 상처에 딱지가 생성되면 딱지에 의해 상처의 외부에의 노출이 없어지므로 추가적인 감염은 매주 적어진다. 다만, 딱지가 형성되기 전까지의 살균 여부에 따라 딱지의 크기 및 상처의 회복에 큰 차이를 나타내었다. 상처 치유 단계에서 상처의 면적이 50%로 감소되는 시점은 광조사군의 경우 6일에 불과하였으나, 무조사군의 경우 10일이나 소요되었다. 또한 광조사군의 경우 15일차에서 상피화되었으나, 무조사군의 경우 15일에도 여전히 상피화가 되지 않았다. 이를 통해 본 발명의 일 실시예에 따라 광 조사시 상처 치유 효과가 현저하게 나타남을 확인할 수 있다.
실험예 9 - 안전성 평가 1 (in vivo)
상술한 실험예에서의 조사 조건이 인체에 유해한지 여부를 확인하기 위해 DNA 변이 여부를 확인하였다.
본 테스트에서는 광조사에 의하여 감염되지 않은 조직에 DNA 변이(mutation)가 발생하는지 확인하기 위하여 광 조사 후 티민 다이머(thymine dimer) 형성 정도를 면역 조직화학적 분석(immunohistochemical analysis)을 통해 확인하였다. DNA에 과량의 UV를 조사하면 티민 다이머와 같은 DNA 변이가 발생하여 세포가 사멸하게 되는 바 티민 다이머의 형성 정도로 DNA 변이 여부를 확인할 수 있다.
본 테스트는 마우스를 이용하여 진행되었다. 마우스는 BALB/c 마우스(6~8주령)를 이용하였으며, 마우스의 등의 털을 깎은(shaving) 후, 펀치를 이용하여 등 부위에 지름 10mm의 창상을 생성하였다. 상기 창상에 광을 조사한 후, 조직을 채취하고, 포르말린과 파라핀으로 채취한 조직을 고정한 후 절편을 취하였다. 광 조사시, 대조군은 광을 처리하지 않은 무조사군이며, 실험군 1은 과량의 UVC를 처리한 광조사군이며, 실험군 2는 제1 광(405nm)의 도즈량을 120 J/cm2로, 제2 광(275nm)의 도즈량을 3mJ/cm2로 한정하여 순차적으로 조사한 광조사군이었다.
도 16a 및 표 15는 조직내에서 티민 다이머의 함량을 백분율로 나타낸 것이다. 도 20a 및 표 15를 참조하면, 실험군 1에서는 티민 다이머가 발견되었으나, 실험군 2에서는 티민 다이머가 발견되지 않았다. 이로써, 본 발명의 일 실시예에서 적용한 광조건은 감염되지 않은 조직에 조사하여도 DNA 변이가 발생하지 않음을 확인되었다.
대조군 실험군1 실험군2
함량(%) 2 58 3
오차 1 8 1
실험예 10 - 안전성 평가 2 (in vivo)
상술한 실험예에서의 조사 조건이 인체에 유해한지 여부를 확인하기 위해 ROS 생성 여부를 확인하였다.
본 테스트에서는 감염되지 않은 조직에도 광조사에 의해 활성 산소(ROS)가 유도되는지 여부를 확인하기 위한 것이다. 감염균에 살균광이 조사되면 ROS를 유도하여 균이 사멸하게 된다.
본 테스트는 마우스를 이용하여 진행되었다. 마우스는 BALB/c 마우스(6~8주령)를 이용하였으며, 마우스의 등의 털을 깎은(shaving) 후, 펀치를 이용하여 등 부위에 지름 10mm의 창상을 생성하였다. 상기 창상에 광을 조사한 후, 광 조사 부위에 DCFH-DA(Dichlorofluorescin diacetate)를 처리한 후 DCFH-DA에 의해 염색된 부분의 발광(emission) 량을 측정하여 ROS 여부를 확인하였다. DCFH-DA는 세포 내에서 ROS에 의해 산화되어 형광 발광한다. DCFH-DA의 여기시 흡수 파장은 445 내지 490 nm이며, 형광 발광 파장은 515 내지 575 nm이다.
여기서, 대조군은 아무 추가 처리도 무처리군이며, 실험군 1은 과산화수소 처리군이며, 실험군 2는 제1 광(405nm)의 도즈량을 120 J/cm2로, 제2 광(275nm)의 도즈량을 3mJ/cm2로 한정하여 순차적으로 조사한 처리군이었다.
도 20b 및 표 16은 DCFH-DA에 의해 염색된 부분의 발광 정도를 나타낸 것이다. 도 20b 및 표 16을 참조하면, 실험군 2에서는 실험군 1에서는 형광이 일어나 ROS의 존재를 확인하였으나 실험군 2에서는 형광이 나타나지 않아 ROS가 없는 것으로 판단되었다. 이로써, 본 발명의 일 실시예에서 적용한 광조건은 감염되지 않은 조직에 조사하여도 ROS가 발생하지 않음이 확인되었다.
대조군 실험군1 실험군2
발광정도(RLU; relative light units) 0 1.5 0
오차 0 0.3 0
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (20)

  1. 하우징;
    상기 하우징 내에 제공된 기판; 및
    상기 기판 상에 실장된 광원을 포함하고,
    상기 광원은,
    적어도 1개 이상으로 제공되며 블루 파장 대역의 제1 광을 출사하는 제1 광원;
    적어도 1개 이상으로 제공되며 자외선 파장 대역의 제2 광을 출사하는 제2 광원; 및
    상기 제1 광과 상기 제2 광이 순차적으로, 또는, 중첩하여, 또는 중첩하지는 않더라도 근접한 시기에 출사되도록 상기 제1 광원 및 제2 광원의 발광 여부를 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 제2 광원의 도즈량은 상기 제1 광원의 도즈량의 1/10 보다 작은 광 조사 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1 광의 출사 시작 후 상기 제2 광이 출사되도록 상기 제1 및 제2 광원을 제어하는 광 조사 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 광은 UVA, UVB, 및 UVC 파장 대역 중 적어도 하나의 파장 대역에 해당하는 광 조사 장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 광은 약 400nm 내지 약 500nm의 파장 대역을 갖는 광 조사 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 광은 가시광선에 대응하는 파장 대역의 광을 더 포함하는 광 조사 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 광은 약 380nm 내지 약 780nm 파장 대역을 갖는 광 조사 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 광은 약 240nm 내지 약 280nm의 파장 대역을 갖는 광 조사 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 광은 제1 시간 동안 조사되고, 상기 제2 광은 상기 제1 시간보다 짧은 제2 시간 동안 조사되는 광 조사 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제2 광은 상기 제1 광의 조사가 완료된 후 조사가 시작되는 광 조사 장치.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 제2 광은 상기 제1 광의 조사가 완료되기 전 조사가 시작되며 상기 제1 시간과 상기 제2 시간의 적어도 일부는 서로 중첩하는 구간을 갖는 광 조사 장치.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 광은 연속적으로 조사되는 광 조사 장치.
  12. 제8 항에 있어서,
    상기 제2 광은 불연속적으로 조사되는 광 조사 장치.
  13. 제8 항에 있어서,
    상기 제2 광은 주기적으로 조사되는 광 조사 장치.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 광 조사 장치는 인체 치료용인 광 조사 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 광 조사 장치는 급성 창상 치료용인 광 조사 장치.
  16. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 광이 인체에 인가될 때 하루당 무해한 범위의 도즈량을 허용 도즈량이라고 하면, 상기 제2 광원은 허용 도즈량 내에서 상기 제2 광을 출사하는 광 조사 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 제2 광은 약 30 J/m2 내지 약 1,000,000 J/m2의 도즈량으로 조사되는 광 조사 장치.
  18. 적어도 1개 이상으로 제공되며 블루 파장 대역의 제1 광을 출사하는 제1 광원;
    적어도 1개 이상으로 제공되며 자외선 파장 대역의 제2 광을 출사하는 제2 광원; 및
    상기 제1 광원의 출사 후 상기 제2 광원이 순차적으로 출사되도록 상기 제1 및 제2 광원을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제2 광원의 도즈량은 상기 제1 광원의 도즈량 대비 1/10 이내인 치료용 광 조사 장치.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 제1 광은 약 약 400nm 내지 약 500nm의 파장 대역을 가지며, 상기 제2 광은 약 240nm 내지 약 280nm의 파장 대역을 가지는 치료용 광 조사 장치.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 제1 광은 제1 시간 동안 조사되고, 상기 제2 광은 상기 제1 시간보다 짧은 제2 시간 동안 조사되는 치료용 광 조사 장치.
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