WO2020190022A1 - 광 조사 장치 - Google Patents

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WO2020190022A1 PCT/KR2020/003692 KR2020003692W WO2020190022A1 WO 2020190022 A1 WO2020190022 A1 WO 2020190022A1 KR 2020003692 W KR2020003692 W KR 2020003692W WO 2020190022 A1 WO2020190022 A1 WO 2020190022A1
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윤영민
배희호
이아영
이정훈
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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
  • conventional ultraviolet treatment devices are used in a manner of irradiating ultraviolet rays to areas requiring treatment by operating them near the skin using a conventional ultraviolet lamp.
  • UV rays have side effects such as sterilizing effects and causing skin aging or cancer. Accordingly, there is a need for a method capable of obtaining sterilization and treatment effects 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 sterilization and skin regeneration effect while minimizing side effects to the human body.
  • a light irradiation apparatus includes a light source unit for emitting light to the damaged skin and a control unit for controlling the light source unit.
  • the light source unit is provided with a substrate, at least one first light source on the substrate and emitting first light in a blue wavelength band, and a second light source provided on the substrate in at least one or more red to near-infrared wavelength bands And a second light source that emits light.
  • the first and second light have different skin penetration depths according to wavelengths, and a difference between the skin penetration depth of the first light and the skin penetration depth of the second light is about 1.8mm or more.
  • the first light may have a skin penetration depth of about 1.0 mm or more.
  • the second light may have a skin penetration depth of about 4.3 mm or more.
  • the first light may be light in a wavelength band of about 370 nm to about 500 nm. In one embodiment of the present invention,
  • the second light may be light in a wavelength band of about 610 nm to about 940 nm.
  • the first light and the second light may be simultaneously irradiated for a predetermined time.
  • the first light may be irradiated for a first time
  • the second light may be irradiated for a second time longer than the first time
  • irradiation of the second light is started before the irradiation of the first light is completed, and at least a portion of the first time and the second time may have a section overlapping each other.
  • the second light may be continuously irradiated.
  • the first light may be irradiated discontinuously.
  • At least one of the first light and the second light may be periodically irradiated.
  • the light irradiation device may be for treatment.
  • an irradiation area of the first light onto the skin may be smaller than an irradiation area of the second light.
  • the substrate includes a first area facing the skin and provided with the first light source, and a second area provided with the second light source, and the second area is the first area Can surround
  • the surface forming the first region may be provided farther from the skin than the surface forming the second region.
  • a light irradiation device having high sterilization and skin regeneration effects while minimizing side effects on the human body is provided.
  • FIG. 1 is a plan view showing a light irradiation apparatus 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 to 3F illustrate a method of driving a light irradiation apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention, and illustrate a time according to on/off of the first and second light sources.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an operating mechanism of a light irradiating device according to an embodiment of the present invention.
  • 5A to 5D are conceptual diagrams sequentially showing the operating mechanism of FIG. 4 according to the order of occurrence.
  • FIG. 6A is a plan view of a light irradiating device according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line A-A' of FIG. 6A.
  • FIG. 7A is a plan view of a light irradiation apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line B-B' of FIG. 7A.
  • FIG. 8 is a graph showing a sterilization effect according to irradiation conditions when light is irradiated to a wound using the conventional invention and the light irradiation device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a plan view illustrating a light source unit 10 of a light irradiating apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • a light source unit 10 emits light to a damaged skin.
  • the light source unit 10 includes the substrate 20, at least one first light source 30 provided on the substrate 20 and emitting first light of a blue wavelength band, and at least one on the substrate 20 And a second light source 40 that is provided in two or more and emits second light in a red to infrared wavelength band.
  • the substrate 20 is not particularly limited as long as it can mount the first and second light sources 30 and 40, and may be provided in various forms.
  • the substrate 20 may be provided in a form including a wire so as 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 first light in a blue wavelength band among visible light wavelength bands.
  • the first light may correspond to light in a wavelength band of about 370 nm to about 500 nm.
  • the first light may be light in a wavelength band of about 385 nm to about 435 nm.
  • the first light may be light having a wavelength of 400 nm to 420 nm, and may be light having a wavelength of 410 nm.
  • the penetration power into the skin is higher than that of ultraviolet rays and corresponds to a wavelength band that is harmless to the human body.
  • the first light corresponds to the absorption wavelength of a pathogen, for example a porphyrin present in bacteria.
  • a pathogen for example a porphyrin present in bacteria.
  • ROS reactive oxygen species
  • the second light source 40 emits second light in a wavelength band of visible red to near infrared rays.
  • the second light may correspond to light in a wavelength band of about 610 nm to about 940 nm.
  • the second light may be a red visible light wavelength band, for example, about 610 nm to about 750 nm light, or an infrared wavelength band, for example, about 750 nm to about 940 nm light. have.
  • the second light may be light of about 830 nm, light of 850 nm, or light of 890 nm in the infrared wavelength band.
  • the second light is applied into the skin to expand blood vessels and promote blood circulation. That is, the second light improves blood flow, and as a result, the immune function is promoted.
  • red visible light or near-infrared light acts on the skin to be treated, and stimulates mitochondria in cells to thereby release ATP (adenosine tri-phosphate), ROS (reactive oxygen species), and/or NO (nitrogen oxide).
  • ATP adenosine tri-phosphate
  • ROS reactive oxygen species
  • NO nitrogen oxide
  • Generate. ATP, ROS, and/or NO act on the wounded area to promote wound healing.
  • ATP and ROS induce the expression of genes involved in the inflammatory response, an immune response required for wound healing, and genes required for cell growth.
  • ROS and/or NO have the function of sterilizing pathogens such as bacteria that have penetrated the wounded area. Accordingly, an inflammatory response and cell growth are induced in the damaged tissue part, and as a result, the wound is healed.
  • NO promotes the migration of immune cells and increases the supply of oxygen and nutrients to accelerate the tissue healing process. It also expands the capillaries of surrounding tissues and induces the formation of new capillaries.
  • irradiating the first and second lights alone or adjacent to each other within a predetermined time if not simultaneously or simultaneously.
  • a higher wound healing effect can be achieved.
  • a wound can be efficiently healed by sterilizing pathogens at a wound site with a first light and promoting an immune mechanism with a second light.
  • the first light has the effect of sterilizing the pathogen, but The function of inducing immune mechanisms in the skin is not great.
  • the sterilization effect may be small because the penetration depth varies depending on the wavelength of light, and as a result, there is a concern that unsterilized pathogens in the wound may regrow.
  • unsterilized pathogens repopulate, wound healing is delayed.
  • the second light promotes the skin's immune mechanism before the unsterilized pathogen repopulates again, thereby enabling effective wound healing in a short time.
  • pathogens refer to microorganisms that cause diseases such as viruses, bacteria, fungi, protozoa, and hosts. In general, anything that can cause disease can be included.
  • the light irradiation apparatus 100 may be used for wound healing purposes where wound healing is required.
  • wound healing is required.
  • it can be used for simple wounds, and can also be used for chronic diseases such as general ulcers, pressure ulcers, or ischemic ulcers due to diabetes.
  • surgical site infection due to surgery laceration, which is a wound from tearing tissues, an incised wound, which is an open wound in which skin and tissue are cut with a sharp instrument, and sharpened wounds such as a knife or spear. It can be used for various wounds such as a punctured wound, which is a wound caused by being punctured by an object.
  • the present invention it is possible to sterilize the wound area without using ultraviolet rays.
  • ultraviolet rays the number of pathogens can be reduced, but since there is a problem in inducing mutation of the DNA of skin cells, there is a possibility of skin cancer when the skin is exposed to ultraviolet rays for a long time, so there is a need to control the dose.
  • the wavelength is very short, so the penetration power into the skin is low, and some sterilization of pathogens in wounds outside the skin may be possible. . This is because there is a difference in the depth of penetration into the damaged skin depending on the wavelength of external light, and the shorter the wavelength, the thinner the penetration depth into the skin.
  • a combination of first light and second light having different penetration depths can enhance the healing effect on the entire wound area, not a specific location, which will be described later.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a light irradiation apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.
  • a light irradiation apparatus 100 includes a light source unit including a first light source 30 to emit first light and a second light source 40 to emit second light. (10), a control unit 50, a control unit 50 that controls the first and second light sources 30 and 40 so that the second light source 40 sequentially emits the light after the first light source 30 is emitted. ) And a power supply unit 60 for supplying power to the first and second light sources 30 and 40.
  • each of the first and second light sources 30 and 40 may emit first light including a blue wavelength band and second light including a red visible to near infrared wavelength band.
  • the controller 50 may control whether or not light is emitted from the first and second light sources 30 and 40, an amount of light, an intensity of light, and an emission time.
  • 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 supplies 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
  • the power supply unit 60 may be directly connected to (40) 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 selectively focusing or diverging the light emitted from the first and second light sources 30 and 40.
  • the optical unit may focus light generated from the first and second light sources 30 and 40 into a narrow range or a wide area as necessary. Alternatively, the light may be focused or dispersed in a uniform or non-uniform form according to a location to be irradiated.
  • the optical unit may include at least one or more lenses as needed, and the lens may perform various functions such as focusing, dispersing, homogenizing, and unevenizing light from the first and second light sources 30 and 40.
  • a lens for focusing light to the first and second light sources 30 and 40 is Conversely, when the light irradiation apparatus 100 according to an embodiment of the present invention is used to provide light to a large area, for example, the entire room, a lens for dispersing light may be used.
  • the first light source 30 can be irradiated to a relatively narrow area by directly corresponding to the wound area
  • the second light source 40 corresponds to a wound area and a portion adjacent to the wound so that it can be applied to a relatively wide area. Additional lenses may be further mounted on the first light source 30 and the second light source 40 to be irradiated.
  • the control unit 50 drives the first light source 30 and the second light source 40 at the same time or individually. That is, the first and second light sources 30 and 40 may be simultaneously turned on/off, and each of the first light source 30 and the second light source 40 may be turned on/off separately.
  • the intensity of light emitted from the first light source 30 and the second light source 40 that is, the first and second light, may also be controlled simultaneously or individually.
  • the controller 50 includes the first light source 30 and the second light source 30 to include a process in which the first light and the second light are applied within a predetermined range of time. The second light source 40 is driven.
  • the first light may be applied to a target to be sterilized for a predetermined time, and the second light may be irradiated with the first light or next to the second light. Accordingly, in addition to the effects obtained from the second light, it is possible to prevent as much as possible from reproliferating the unsterilized pathogen after irradiation of the first light. As a result, it is possible to obtain an improved wound healing effect compared to irradiating the first light alone. In an embodiment of the present invention, a synergistic effect of wound healing may be obtained through irradiation of the first light and the second light.
  • 3A to 3F illustrate a method of driving a light irradiation apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention, and illustrate a time according to on/off of the first and second light sources.
  • the first light L1 of the light irradiation apparatus is referred to as L1 and the second light L2 is referred to as L2, and the passage of time is represented as T.
  • the first light source is turned on for a first time t1 to irradiate the first light L1
  • the second light source is turned on for a second time t2 to provide a second light L2.
  • the second time t2 that the second light L2 is irradiated may be longer than the first time t1 that the first light L1 is irradiated.
  • the first light L1 since it is for sterilization of the wound area, it can be irradiated until the point where sufficient sterilization of the wound area occurs.
  • the second light L2 it is irradiated for a long time while the wound is healed as light in the red to near-infrared wavelength band, thereby promoting an immune function.
  • irradiation time and the amount of light during irradiation of the first and second lights L1 and L2 emitted from the first and second light sources may be variously changed.
  • irradiation of the first light (L1) and the second light (L2) may be performed simultaneously, and as described above, the irradiation of the second light (L2) is performed by the first light (L1).
  • the total dose may be set in various ranges within the range harmless to the human body according to the object to be sterilized, and in the case of the second light (L2), the limit harmless to the human body, for example, low temperature It can be set within the limit without risk of burns.
  • the application timing and number of times of application of the first light L1 and the second light L2 may be different.
  • both the first light L1 and the second light L2 may be continuously applied.
  • the first light L1 is continuously applied to the sterilization target without interruption, but the second light L2 is not continuously provided and may be discontinuously overlapped with the first light L1. .
  • irradiation of the first light L1 and the second light L2 may be performed for a predetermined period at a time.
  • the first light L1 or the second light L2 may be irradiated multiple times at intervals.
  • the first light L1 may be applied three times for a first time t1, a second time t2, and a third time t3.
  • the second light L2 may be applied during the fourth time t4.
  • the first light L1 may be applied periodically at regular intervals or non-periodically at irregular intervals.
  • At least part of the irradiation time of the first light L1 and the second light L2 may overlap. As illustrated, even if irradiation of the first light L1 and the second light L2 does not start together at the same time, the second light L2 may be irradiated before the application of the first light L1 is completed. .
  • the timing at which the first light L1 and the second light L2 start to be applied may be different from each other.
  • application may be started at the same time point as in FIGS. 3A and 3D, or application may be started at different times as shown in FIGS. 3B, 3C, 3E, and 3F.
  • FIG. 3C the application of the second light L2 is started earlier than the first light L1
  • FIGS. 3B, 3E, and 3F the first light L1 is more than the second light L2. It is shown that the approval of) began first.
  • both the first light L1 and the second light L2 may be applied three times.
  • the first light L1 may be applied during the first time t1, the second time t2, and the third time t3, and the second light L2 is the fourth time t4 ,
  • the fifth time (t5) and may be applied during the sixth time (t6).
  • the repetition period and number of repetitions of the irradiation of the first and/or second light (L1, L2) may vary depending on the type and total amount of the object to be healed.
  • the first light L1 may be irradiated, but may be irradiated so as not to overlap or overlap with a time when the second light L2 is applied.
  • the first light L1 may overlap and be irradiated during a time when the second light L2 is applied.
  • the time when the first light L1 is applied and the time when the second light L2 is applied do not overlap each other, and each may be irradiated for a different time.
  • the time when the first light L1 is applied and the time when the second light L2 is applied may or may not overlap. In the case of FIG.
  • the first time t1 and the third time t3 when the first light L1 is applied do not overlap with the fourth time t4 when the second light L2 is applied, and the first The second time t2 when the light L1 is applied overlaps the fourth time t4 when the second light L2 is applied.
  • the duration of each irradiation may be the same or different.
  • the first time t1, the second time t2, and the third time t3 to which the first light L1 is applied may have the same value
  • FIG. 3f the first time t1, the second time t2, and the third time t3 when the first light L1 is applied may have different values. This is also the case for the second light L2.
  • the second light L2 may be irradiated after the first light L1 is irradiated, but the first light L1 as shown in FIGS. 3B, 3E, and 3F
  • the investigation may be initiated while the investigation is in progress, or as soon as the investigation is completed. After sterilization of the pathogen by the first light (L1), it is to prevent regrowth of unsterilized bacteria as much as possible.
  • the second light L2 when irradiation is started after the irradiation of the first light L1 is completed as shown in FIG. 3E, the second light L2 is possible after the irradiation of the first light L1 is completed. Since the second light L2 is irradiated within an instant, it may be possible to efficiently heal.
  • the light irradiation apparatus heals a wound by irradiating the first light L1 and the second light L2 using the first light source and the second light source as described above.
  • the light L1 and the second light L2 have different penetration depths when applied to the skin, and this will be described together with an operating mechanism of the light irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an operation mechanism of a light irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIGS. 5A to 5D are conceptual diagrams sequentially illustrating the operation mechanism of FIG. 4 in order of occurrence.
  • the first light of the light irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention is represented by L1 and the second light is represented by L2.
  • the skin plays a role of protecting the body from external pathogens 2000, and consists of the epidermis (SK1), which is a middle-layer squamous epithelium, the dermis (SK2), which is a dense connective tissue, and a subcutaneous tissue (not shown) that is loose connective tissue.
  • SK1 epidermis
  • SK2 dermis
  • subcutaneous tissue not shown
  • FIG. 3 for convenience of explanation, blood vessels 1100 in the epidermis (SK1) and the dermis (SK2), and the dermis (SK2) are mainly illustrated.
  • the epidermis (SK1) provides a waterproof function and acts as a barrier against infection.
  • the dermis (SK2) is a layer of skin under the epidermis (SK1) made of connective tissue, and acts as a buffer to protect the body from pressure and strain.
  • the dermis (SK2) is tightly connected to the epidermis (SK1) through a basement membrane (SKM).
  • the blood vessel 1100 does not exist in the epidermis SK1 and exists in the dermis SK2.
  • the pathogen 2000 When the skin is injured, the pathogen 2000 may penetrate the body through the wound.
  • the human body reacts to pathogens 2000 that have penetrated into tissues in the skin, and as a result, cytokines 1200 are secreted by immune cells. After the cytokine 1200 is secreted from the cell, it may affect other cells or the secreted cell itself. For example, it induces the proliferation of macrophages or promotes the differentiation of secretory cells themselves.
  • the wound healing is accelerated, and will be described with reference to the drawings.
  • the epidermis (SK1) when the skin is damaged, the epidermis (SK1) may be damaged or the epidermis (SK1) and the dermis (SK2) may be damaged depending on the degree of the wound. It was shown that the epidermis (SK1) and part of the dermis (SK2) were damaged.
  • pathogen 2000 When parts of the epidermis (SK1) and the dermis (SK2) are damaged, the pathogen 2000 penetrates into the human body through the damaged part. Pathogens 2000 may exist most often around the wound and may partially penetrate into tissues within the skin.
  • the first light L1 and the second light L2 may be provided to the wounded area.
  • the first light L1 and the second light L2 are composed of light having different wavelength bands.
  • the first light L1 has a relatively short wavelength
  • the second light L2 has a relatively long wavelength.
  • a difference occurs in a penetration distance into the skin according to a wavelength. If the maximum penetration depth of the first light L1 into the skin is referred to as the first distance, and the maximum penetration depth of the second light L2 into the skin is the second distance, the second distance is greater than the first distance.
  • an area through which the first light L1 can penetrate and an area through which the second light L2 can penetrate are indicated as a first area A1 and a second area A2, respectively.
  • the first zone A1 may be located in the epidermis SK1
  • the second zone A2 may be located in a corresponding area within the dermis SK2 from the epidermis SK1.
  • the first light L1 may have a wavelength of about 370 nm to about 500 nm, and may be light of a wavelength band of about 370 nm to about 420 nm.
  • the second light L2 may have a wavelength of about 610 nm to about 940 nm, and may be light of about 610 nm to about 750 nm or about 750 nm to about 940 nm.
  • the epidermis of the skin (SK1)
  • it may penetrate to the epidermis SK1 and the dermis SK2 of the skin.
  • the first light L1 may have a skin penetration depth of about 1 mm or more
  • the second light L2 may have a skin penetration depth of about 4.3 mm or more
  • the maximum value of the skin penetration depth of the first light L1 may be about 2.5mm
  • the difference in the skin penetration depth of the second light L2 may be about 1.8mm or more.
  • the penetration length into the skin according to the wavelength of each light is shown in Table 1 below.
  • Wavelength(nm) Depth (mm) 300 0.5 350 0.8 400
  • the first light L1 acts on the epidermis SK1 of the wounded area to sterilize the pathogen 2000 that has penetrated into the skin around the wound or around the wound.
  • the pathogen 2000 in the epidermis SK1 portion may be sterilized and removed by the first light L1, but the pathogen 2000 in the dermis SK2 may remain partially.
  • the immune system in the skin tissue recognizes the pathogen 2000 remaining in the dermis (SK2), confirms that it is infected, and releases an immune active substance (eg, cytokine 1200).
  • the second light L2 penetrates from the epidermis SK1 to the dermis SK2 and acts on the dermis SK2 to further expand the blood vessel 1100 at the wound site.
  • the second light L2 also promotes the movement of immune cells (eg, white blood cells 1110) from the dilated blood vessel 1100.
  • Immune cells move to the wounded area and ingest and remove the infiltrated foreign matter, that is, the pathogen 2000.
  • the immune function in the dermis SK2 is activated by the second light L2, so that the unsterilized pathogen 2000 is effectively removed by the first light L1.
  • reference numeral 1120 which is not shown, denotes red blood cells.
  • new cells are generated in the wound area where the pathogen has been removed by the first light L1 and the second light L2, so that the wound area gradually decreases.
  • the wound is completely healed by regenerating and removing the wound, and the expanded blood vessel 1100 is contracted again.
  • the light irradiation apparatus 100 may be implemented in various forms for skin treatment.
  • 6A is a plan view of a light irradiation apparatus 100 according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line A-A' of FIG. 6A.
  • a light irradiation apparatus 100 includes a first light source 30, a second light source 40, and first and second light sources 30 and 40. ) May include a mounted 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 number of the first and second light sources 30 and 40 is not particularly limited, and the number of the first light sources 30 may be greater, less, or equal to the number of the second light sources 40. have.
  • it may be arranged regularly or irregularly.
  • the area on the skin to which the first light is provided from the first light sources 30 and the area on the skin to which the second light is provided from the second light sources 40 are different from each other.
  • First and second light sources 30 and 40 may be disposed.
  • the first light is for sterilizing pathogens penetrating through the wound, even if only a relatively small area is irradiated, sufficient sterilization can be performed.
  • the second light is for expanding blood vessels around the wound and activating immune mechanisms, it is necessary to irradiate not only the wounded area but also a wider area.
  • the second light sources 40 may be provided in a large number so as to be provided in a relatively larger area than the first light sources 30 or may be disposed to have a wide light directing angle.
  • the first light sources 30 may be provided in a smaller number so as to be provided in a relatively narrow area than the second light sources 40 or may be disposed to have a narrow light directing angle.
  • an additional component for controlling the light irradiation area of the first light sources 30 and the second light sources 40 is further disposed on the light irradiation device 100 Of course it can be.
  • a region of the substrate 20 facing the skin but provided with the first light sources 30 is referred to as a first region R1, and the second light sources ( Assuming that the second region R2 is provided with 40), it is illustrated that the second region R2 surrounds the first region R1.
  • the surface forming the first region R1 may be concave from the surface of the second region R2 to be further away from the skin than the surface forming the second region R2. Accordingly, the second area R2 around the first light sources 30 provided in the first area R1 has a protruding shape, and light emitted from the first light sources 30 is caused by the protruding portion. The progression of light may be partially hindered.
  • the light emitted from the first light sources 30 may proceed to a portion not obstructed by the protruding portion.
  • the skin application area of the light emitted from the first light sources 30 may be relatively narrowed. Since the second light sources 40 are disposed at a portion protruding from the first region R1, their periphery is relatively open, and there is little restriction on the propagation direction of light. Therefore, it may be applied to a relatively wider area of the skin than the first light.
  • the substrate 20 on which the first and second light sources 30 and 40 are mounted includes a first region R1 and a second region R2, and the first region (although it is illustrated that the shape varies according to R1) or the second region R2, the shape is not limited thereto.
  • the substrate 20 itself may be flat or may not have a special shape, and the first and second light sources 30 and 40 and the substrate 20 according to a separate component, for example, a separate support member, etc. ) May be different.
  • the substrate 20 may be disposed on a flat support member without a step, and the first and second light sources 30 and 40 may be disposed on the substrate 20.
  • the substrate 20 may be placed on a support member having a stepped portion formed thereon, and the first and second light sources 30 and 40 may be disposed thereon.
  • the substrate 20 may be placed on a support member having a stepped portion formed thereon, and the first and second light sources 30 and 40 may be disposed thereon.
  • a plurality of substrates 20 may be provided.
  • the light irradiation apparatus 100 may further include a housing for accommodating the first and second light sources 30 and 40 and the substrate 20.
  • a transmission window through which light emitted from the first and second light sources 30 and 40 transmits may be provided in the housing, and light emitted from the first and second light sources 30 and 40 is transmitted to the human body through the transmission window. Light can be provided to the side.
  • control unit is formed on the substrate 20 in various forms, for example, as a separate circuit wiring on the substrate 20, or is formed as a separate chip and mounted on the substrate 20 It may be provided in a form such as that.
  • the light irradiation apparatus 100 may be implemented in various forms.
  • 7A is a plan view of the light irradiation apparatus 100 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line B-B' of FIG. 7A.
  • the light irradiation apparatus 100 may have a different shape or size of an area to which light is provided according to a shape or state of a skin or a wound.
  • the light irradiation device 100 is elongated in one direction (B-B' direction in the drawing). This type of light irradiation device 100 can be used when the skin is formed long in one direction, such as an arm, or when the wound itself is formed long.
  • the substrate 20 is disposed in the center and surrounds the first region R1 corresponding to the concave portion, the second region R2 corresponding to the convex portion, and the first A third region R3 that is disposed between the region R1 and the second region R2 and corresponds to an inclined portion may be included.
  • the inclination of the third region R3 is formed in a direction toward the center.
  • First light sources 30 may be disposed in the first and third regions R1 and R3, and second light sources 40 may be disposed in the second region R2. Since the first light sources 30 are disposed in a concave portion or inclined toward the inside, an area of the skin applied to the light emitted from the first light sources 30 may be relatively narrowed. Since the second light sources 40 are disposed at a portion protruding from the first region R1, their periphery is relatively open, and there is little restriction on the propagation direction of light. Therefore, it may be applied to a relatively wider area of the skin than the first light.
  • the light irradiation device may be implemented in various forms and used for various purposes.
  • the light irradiation device according to an embodiment of the present invention may be variously applied to a place where lighting and sterilization are required, and in particular, may be used as a lighting device.
  • it can be used in medical facilities such as operating rooms and hospitals, and lighting devices for public or personal hygiene.
  • the light irradiation device according to an embodiment of the present invention can be used for patient treatment purposes.
  • the light irradiation device of the present invention can be applied to public facilities, public spaces, and products for common use and used for public treatment purposes, or applied to personal facilities, personal spaces, and products for personal use and used for personal treatment purposes. Further, the light irradiation device of the present invention may be used in addition to other treatment devices. That is, it may be additionally mounted on various light therapy devices. In addition, it may be used as a lighting device mounted on a wall or ceiling forming a predetermined space (eg, a chamber).
  • a predetermined space eg, a chamber
  • FIG. 8 is a graph showing the sterilization effect according to the irradiation condition when light is irradiated to a wound using the conventional invention and the light irradiation device according to an embodiment of the present invention. This is a comparison of the recovery period of the wound according to the irradiation conditions when the wound is irradiated with light using the light irradiation device according to the example.
  • the comparative example was not irradiated with any of the first light and the second light
  • Experimental Example 1 was irradiated with ultraviolet rays using an ultraviolet light irradiation apparatus for sterilization
  • Experimental Example 2 was an embodiment of the present invention.
  • the first light and the second light are irradiated using the light irradiation device according to the example.
  • the light source used in Experimental Example 1 was an ultraviolet light source, the ultraviolet wavelength was 254 nm, and the dose was 150 mJ/cm 2 .
  • the wavelength of the first light source used in Experimental Example 2 was 410 nm and the dose amount was 120 J/cm 2
  • the wavelength of the second light source was 850 nm and the dose amount was 60 J/cm 2 .
  • the light of Experimental Example 1 and Experimental Example 2 was irradiated a total of 3 times for 3 consecutive days. Table 2 shows irradiation conditions when light was irradiated to a wound using a light irradiation device according to an exemplary embodiment of the present invention
  • the sterilization effect according to is represented by the number of bacteria, and the number of bacteria was written on a log scale.
  • the comparative example in which no light was irradiated showed a pattern in which the number of bacteria did not decrease until 14 days passed, but rather the number of bacteria increased very much between them.
  • the number of bacteria continued to increase from day 1 to day 7 after being infected with bacteria by a wound, and the number of bacteria decreased again after a longer period of time.
  • the reason why the number of bacteria continued to increase from Day 1 to Day 7 is judged to be the result of proliferation of bacteria in wounds and wounds rather than killing them, and it seems that the number of bacteria decreased as the bacteria were partially killed by immune action thereafter. In the case of 1, it could be seen that the number of bacteria decreased on the first day by applying ultraviolet rays to the wound.
  • Example 2 the number of bacteria continuously decreases over time. It is interpreted that this is because the sterilization of bacteria in the epidermis occurs by the first light and at the same time, sterilization of bacteria in the inner side of the epidermis and the dermis occurs by promoting the immune function.
  • Table 3 shows the recovery period of the wound according to the irradiation conditions when light is irradiated to the wound using the conventional invention and the light irradiation device according to an embodiment of the present invention, and shows the length of the wound over time. .
  • the comparative example without irradiation with any light showed very slow recovery of the wound until 14 days passed.
  • the wound recovery appeared faster than the comparative example, but still wound The recovery was slow, and even on the 14th day, the recovery was only about 50%.
  • the light irradiation apparatus significantly reduces the healing period of the wound as well as the sterilization effect of the wound.

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Abstract

광 조사 장치는 상처가 난 피부에 광을 출사하는 광원부 및 상기 광원부를 제어하는 제어부를 포함한다. 상기 광원부는 기판, 상기 기판 상에 적어도 1개 이상으로 제공되며 블루 파장 대역의 제1 광을 출사하는 제1 광원, 및 상기 기판 상에 적어도 1개 이상으로 제공되며 적색 내지 근적외선 파장 대역의 제2 광을 출사하는 제2 광원을 포함한다. 상기 제1 및 상기 제2 광은 파장에 따라 서로 다른 피부 침투 깊이를 가진다.

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 및 치료 효과를 얻을 수 있는 방법이 요구되고 있다.
본 발명은 인체에 대한 부작용이 최소화되면서도 살균 및 피부 재생 효과가 높은 광 조사 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치는 상처가 난 피부에 광을 출사하는 광원부 및 상기 광원부를 제어하는 제어부를 포함한다. 상기 광원부는 기판, 상기 기판 상에 적어도 1개 이상으로 제공되며 블루 파장 대역의 제1 광을 출사하는 제1 광원, 및 상기 기판 상에 적어도 1개 이상으로 제공되며 적색 내지 근적외선 파장 대역의 제2 광을 출사하는 제2 광원을 포함한다. 상기 제1 및 상기 제2 광은 파장에 따라 서로 다른 피부 침투 깊이를 가지며, 상기 제1 광의 피부 침투 깊이와 상기 제2 광의 피부 침투 깊이 차이는 약 1.8mm 이상이다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 광은 약 1.0mm 이상의 피부 침투 깊이를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 광은 약 4.3mm 이상의 피부 침투 깊이를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 광은 약 370nm 내지 약 500nm의 파장 대역의 광일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서,
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 광은 약 610nm 내지 약 940 nm 파장 대역의 광일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 광과 제2 광은 소정 시간 동안 동시에 조사될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 광은 제1 시간 동안 조사되고, 상기 제2 광은 상기 제1 시간보다 긴 제2 시간 동안 조사될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 광은 상기 제1 광의 조사가 완료되기 전 조사가 시작되며 상기 제1 시간과 상기 제2 시간의 적어도 일부는 서로 중첩하는 구간을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 광은 연속적으로 조사될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 광은 불연속적으로 조사될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 광 및 상기 제2 광 중 적어도 하나는 주기적으로 조사될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광 조사 장치는 치료용일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 광의 상기 피부에의 조사 면적은 상기 제2 광의 조사 면적보다 작을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 기판은 상기 피부와 대향하되 상기 제1 광원이 제공된 제1 영역과, 상기 제2 광원이 제공된 제2 영역을 포함하며, 상기 제2 영역은 상기 제1 영역을 둘러쌀 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 영역을 이루는 면은 상기 제2 영역을 이루는 면보다 상기 피부로부터 멀리 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 인체에 대한 부작용이 최소화되면서도 살균 및 피부 재생 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 내지 도 3f는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치의 구동 방법을 도시한 것으로서, 제1 및 제2 광원의 온/오프에 따른 시간을 도시한 것이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치의 작동 메커니즘을 도시한 것이다.
도 5a 내지 도 5d는 도 4의 작동 메커니즘을 발생 순서에 따라 순차적으로 도시한 개념도이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치의 평면도이고, 도 6b는 도 6a의 A-A'선에 따른 단면도이다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치의 평면도이고, 도 7b는 도 7a의 B-B'선에 따른 단면도이다.
도 8은 기존 발명과 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치를 이용하여 상처에 광을 조사하였을 때 조사 조건에 따른 살균 효과를 도시한 그래프이다.
도 9는 기존 발명과 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치를 이용하여 상처에 광을 조사하였을 때 조사 조건에 따른 상처의 회복 기간을 비교한 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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치의 광원부(10)를 도시한 평면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원부(10) 상처가 난 피부에 광을 출사한다.
광원부(10)는 기판(20)과, 기판(20) 상에 적어도 1개 이상으로 제공되며 블루 파장 대역의 제1 광을 출사하는 제1 광원(30), 및 기판(20) 상에 적어도 1개 이상으로 제공되며 적색 내지 적외선 파장 대역의 제2 광을 출사하는 제2 광원(40)을 포함한다.
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 370nm 내지 약 500nm의 파장 대역의 광에 해당할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 광은 약 385nm 내지 약 435nm의 파장 대역의 광일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 더 상세하게는 제1 광은 400nm 내지 420nm의 파장을 갖는 광일 수 있으며, 410nm의 파장을 갖는 광일 수 있다.
제1 광의 경우 자외선에 비해 피부 내로의 침투력이 높으며 인체에 무해한 파장 대역에 해당한다. 제1 광은 병원체, 예를 들어, 세균 내 존재하는 포르피린(porphyrin)의 흡수 파장에 대응한다. 세균에 제1 광이 인가되면 세균 내 포르피린은 제1 광을 흡수하며, 제1 광의 에너지에 의해 세균의 세포 내에 활성 산소(reactive oxygen species; ROS)가 생성된다. 활성 산소는 세균의 세포 내에 축적되어 세균의 세포벽을 산화시키며, 그 결과 세균이 사멸되는 효과가 있다. 즉, 병원체에 ROS에 의해 산화적 스트레스를 유도함으로써 병원체를 사멸시킬 수 있다.
제2 광원(40)은 적색 가시광선 내지 근적외선 파장 대역의 제2 광을 출사한다. 제2 광은 약 610nm 내지 약 940nm의 파장 대역의 광에 해당할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제2 광은 적색 가시광선 파장 대역, 예를 들어, 약 610nm 내지 약 750nm의 광일 수 있으며, 또는 적외선 파장 대역, 예를 들어, 약 750nm 내지 약 940nm의 광일 수 있다. 또는, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제2 광은 적외선 파장 대역 중, 약 830nm의 광, 850nm의 광, 또는 890nm의 광일 수 있다.
제2 광은 피부 내에 인가되어 혈관을 확장시키고 혈액 순환을 촉진하는 효과가 있다. 즉, 제2 광은 혈류를 개선하며 그 결과 면역 작용이 촉진된다.
좀더 상세하게는, 적색 가시광선 내지 근적외선은 피처리대상의 피부에 작용하며, 세포 내 미토콘드리아를 자극함으로써 ATP (adenosine tri-phosphate), ROS(reactive oxygen species), 및/또는 NO(nitrogen oxide)를 생성한다. ATP, ROS, 및/또는 NO는 상처 난 부위에 작용하여 상처를 치유를 촉진한다. ATP와 ROS는 상처 치유에 필요한 면역 반응인 염증 반응에 관여하는 유전자들과 세포 성장에 필요한 유전자들의 발현을 유도한다. 또한, 또한 ROS 및/또는 NO는 상처난 부위에 침투한 박테리아와 같은 병원체를 살균하는 기능이 있다. 이에 따라, 손상된 조직 부분에서 염증 반응 및 세포 성장이 유도되며, 결과적으로 상처가 치유된다. NO는 면역 세포의 이동을 촉진하며 조직 치유 과정을 가속화하기 위한 산소와 영양소의 공급을 증가시킨다. 또한, 주변 조직의 모세 혈관을 확장하며, 새로운 모세 혈관의 형성을 유도한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 광과 제2 광을 각각 단독으로 조사하는 것에 비해, 제1 및 제2 광을 동시 또는 동시는 아니더라도 소정 시간 내에 인접하여 조사하는 경우 단독으로 조사하는 것보다 높은 상처 치유 효과를 달성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 광으로 상처 부위의 병원체를 살균하며, 제2 광으로 면역 기전을 촉진함으로써 상처를 효율적으로 치유할 수 있다. 피부에 상처가 난 경우, 완전한 상처의 치료를 위해서는 병원체를 살균하는 것뿐만 아니라 감염된 세포도 함께 처리해야 하는데, 제1 광만을 사용할 경우, 제1 광은 병원체를 살균하는 효과는 있으나, 상처 부위의 피부 내의 면역 기전을 유도하는 기능이 크지는 않다. 특히 상처가 깊거나 복잡한 창상의 경우 광의 파장에 따란 침투 깊이가 달라 살균 효과가 작을 수 있으며, 그 결과 상처 내의 미살균된 병원체가 다시 재증식할 우려가 있다. 미살균된 병원체가 재증식하는 경우 상처의 치유가 지연된다. 제2 광은 미살균된 병원체가 다시 재증식하기 전에 피부의 면역 기전을 촉진함으로써 단시간에 효과적인 상처 치유를 가능하게 한다.
여기서, 병원체(病原體, pathogen)는 바이러스, 세균, 균류, 원생 생물, 숙주 등 병을 일으키는 미생물 등을 가리킨다. 일반적으로 질병을 일으킬 수 있는 어떠한 것이라도 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치(100)는 상처 치유가 필요한 곳에 상처 치유 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 단순한 창상에 사용될 수 있으며, 일반적인 궤양(ulcer), 욕창(pressure ulcer)이나 당뇨병으로 인한 허혈성 궤양(ischemic ulcer)와 같은 만성 질환에도 사용될 수 있다. 또한, 수술로 인한 절개 부위의 감염(surgical site infection), 조직들이 찢겨져 떨어진 상처인 열상(laceration), 날카로운 기구로 피부 및 조직이 베어진 개방된 상처인 절상(incised wound), 칼이나 창과 같은 예리한 물체에 찔려서 생긴 창상인 자상(punctured wound) 등 다양한 상처에 이용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상처 부위에 자외선을 사용하지 않고 살균이 가능하다. 자외선의 경우 병원체의 개체수를 줄일 수 있으나 피부 세포의 DNA의 변이를 유도하는 문제가 있기 때문에 피부가 장시간 자외선에 노출되는 경우 피부암의 가능성이 있어 도즈량을 제어해야 할 필요성도 있다. 자외선의 경우, 파장이 매우 짧은 편으로서 피부 내 침투력이 낮으며, 피부 바깥쪽의 상처에 있는 병원체의 살균은 일부 가능할 수 있으나 소정 깊이 이상의 상처의 경우, 그 내부의 병원체는 살균이 불가능한 문제가 있다. 외부 광의 파장에 따라 상처가 난 피부 내로의 침투 깊이 차이가 있는 바, 파장이 짧으면 짧을수록 피부 내 침투 깊이가 얇기 때문이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 침투 깊이가 다른 제1 광과 제2 광을 조합하여 사용함으로써 특정 위치가 아닌 상처 부위 전체적으로 치유 효과를 높일 수 있는 바 이에 대해서 후술한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치(100)를 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치(100)는 제1 광을 출사하는 제1 광원(30)과 제2 광을 출사하는 제2 광원(40)을 포함하는 광원부(10), 상기 제1 광원(30)의 출사 후 상기 제2 광원(40)이 순차적으로 출사하도록 상기 제1 및 제2 광원들(30, 40)을 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 적색 가시광선 내지 근적외선 파장 대역을 포함하는 제2 광을 출사할 수 있다.
제어부(50)는 제1 및 제2 광원들(30, 40)으로부터 광의 출사 여부, 광량, 광의 강도, 출사 시간 등을 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 광 조사 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 광 조사 장치(100)을 이용하여 넓은 면적, 예를 들어, 방 전체에 광을 제공할 경우, 광을 분산시키기 위한 렌즈가 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 광원(30)은 상처 부위에 직접적으로 대응하여 상대적으로 좁은 영역에 조사될 수 있도록, 제2 광원(40)은 상처 부위 및 상처와 인접한 부분까지 대응하여 상대적으로 넓은 영역에 조사될 수 있도록 제1 광원(30)과 제2 광원(40)에 추가적인 렌즈들이 더 장착될 수도 있다.
본 실시예에 있어서, 제어부(50)는 제1 광원(30)과 제2 광원(40)은 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. 다만, 제어부(50)는 제1 광원(30)과 제2 광원(40)을 구동 시, 제1 광과 제2 광이 소정 범위의 시간 내에 인가되는 과정이 포함되도록 제1 광원(30)과 제2 광원(40)을 구동한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 광을 소정 시간 동안 살균하고자 하는 대상에 인가하고, 제2 광을 제1 광과 동시에 또는 그 다음에 제2 광을 조사할 수 있다. 이에 따라 제2 광으로부터 얻을 수 있는 효과 이외에도 제1 광의 조사 이후 미살균된 병원체가 다시 재증식하는 것을 최대한 방지할 수 있다. 그 결과, 제1 광을 단독으로 조사하는 것 대비 향상된 상처 치유 효과를 얻을 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 제1 광과 제2 광의 조사를 통한 상처 치유의 시너지 효과를 얻을 수 있다. 이를 위해, 제1 광원(30) 및 제2 광원(40)을 온/오프할 때, 동시에 광을 출사하는 방식, 지속적으로 광을 출사하는 방식, 순차적으로 광의 세기를 감소시키거나 증가시키는 방식, 점멸 방식, 또는 혼합한 방식 등을 채용할 수 있다.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치의 구동 방법을 도시한 것으로서, 제1 및 제2 광원의 온/오프에 따른 시간을 도시한 것이다.
도 3a 및 도 3f에 있어서, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치의 제1 광(L1)은 L1, 제2 광(L2)을 L2라고 하고 시간의 경과를 T로 나타내었다.
도 3a를 참조하면, 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, 제2 광(L2)이 조사되는 제2 시간(t2)은 제1 광(L1)이 조사되는 제1 시간(t1)보다 길수 있다. 제1 광(L1)의 경우 상처 부위의 살균을 위한 것이므로 상처 부위의 살균이 충분이 일어날 시점까지 조사될 수 있다. 제2 광(L2)의 경우, 적색 내지 근적외선 파장 대역의 광으로서 상처가 치유되는 동안 장시간 동안 조사됨으로써 면역 작용을 촉진할 수 있다.
제1 및 제2 광원으로부터 출사되는 제1 및 제2 광(L1, L2)의 조사 시간과 조사시의 광량은 다양하게 변경될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 광(L1)과 제2 광(L2)의 조사는 동시에 수행될 수 있으며, 상술한 바와 같이 제2 광(L2)의 조사가 제1 광(L1)의 조사보다 더 긴 시간 수행될 수 있다. 제1 광(L1)의 경우 살균하고자 하는 대상에 따라 총 도즈량은 인체에 무해한 범위 내에서 다양한 범위로 설정될 수 있으며, 제2 광(L2)의 경우 인체에 무해한 한도, 예를 들어, 저온 화상의 위험이 없는 한도 내로 설정될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제1 광(L1)과 제2 광(L2)의 인가 시점 및 인가 회수가 달라질 수 있다. 제1 광(L1)과 제2 광(L2)의 인가시 제1 광(L1)과 제2 광(L2)은 모두 연속적으로 인가될 수도 있다. 그러나, 이와 달리, 제1 광(L1)은 중단없이 연속적으로 살균 대상에 인가되되, 제2 광(L2)은 연속적으로 제공되지 않으며 불연속적으로 제1 광(L1)과 중첩하여 제공될 수 있다.
도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 제1 광(L1) 및 제2 광(L2)의 조사가 한번에 소정 기간 동안 수행될 수 있으며, 도 3d, 도 3e, 및 도 3f에 도시된 바와 같이, 제1 광(L1) 또는 제2 광(L2)이 간격을 두고 다수 회에 걸쳐 조사될 수 있다. 예를 들어, 도 3d, 도 3f를 참조하면, 제1 광(L1)은 3회에 걸쳐 제1 시간(t1), 제2 시간(t2), 및 제3 시간(t3) 동안 인가될 수 있으며, 제2 광(L2)은 제4 시간(t4) 동안 인가될 수 있다. 제1 광(L1)은 일정한 간격으로 주기적으로 또는 불규칙한 간격으로 비주기적으로 인가될 수 있다.
도 3b를 참조하면, 제1 광(L1) 및 제2 광(L2)의 조사 시간은 적어도 일부가 중첩될 수 있다. 도시된 바와 같이 제1 광(L1) 제2 광(L2)의 조사가 동일한 시점에 함께 시작하지는 않더라도 제1 광(L1)의 인가가 완료되기 전 제2 광(L2)의 조사가 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 광(L1) 및 제2 광(L2)이 인가되기 시작하는 시점은 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 도 3a 및 도 3d와 같이 동일 시점에 인가가 시작될 수도 있고, 도 3b, 3c, 도 3e 및 도 3f와 같이 서로 다른 시점에서 인가가 시작될 수 있다. 도 3c의 경우 제1 광(L1)보다 제2 광(L2)의 인가가 먼저 시작된 것인 도시되었으며, 도 3b, 도 3e, 및 도 3f의 경우 제2 광(L2)보다 제1 광(L1)의 인가가 먼저 시작된 것이 도시되었다.
도 3e를 참조하면, 제1 광(L1) 및 제2 광(L2) 모두 3회에 걸쳐 인가될 수 있다. 이 경우, 제1 광(L1)은 제1 시간(t1), 제2 시간(t2), 및 제3 시간(t3) 동안 인가될 수 있으며, 제2 광(L2)은 제4 시간(t4), 제5 시간(t5), 및 제6 시간(t6) 동안 인가 될 수 있다. 이러한 제1 및/또는 제2 광(L1, L2) 조사의 반복 주기 및 반복 회수는 치유하고자 하는 대상의 종류, 총량 등에 따라 달라질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 광(L1)은 조사되되, 제2 광(L2)이 인가되는 시간과 중첩되거나 중첩되지 않도록 조사될 수 있다. 예를 들어, 도 3a 및 도 3d를 참조하면, 제2 광(L2)이 인가되는 시간 동안 제1 광(L1)이 중첩되어 조사될 수 있다. 도 3e를 참조하면, 제1 광(L1)이 인가되는 시간과 제2 광(L2)이 인가되는 시간은 서로 중첩되지 않으며, 각각이 서로 다른 시간 동안 조사될 수 있다. 도 3f를 참조하면, 제1 광(L1)이 인가되는 시간과 제2 광(L2)이 인가되는 시간이 중첩되기도 하고 중첩되지 않을 수도 있다. 도 3f의 경우, 제1 광(L1)이 인가되는 제1 시간(t1) 및 제3 시간(t3)은 제2 광(L2)이 인가되는 제4 시간(t4)과 중첩하지 않으며, 제1 광(L1)이 인가되는 제2 시간(t2)은 제2 광(L2)이 인가되는 제4 시간(t4)과 중첩한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 광(L1) 및/또는 제2 광(L2)이 다수 회 인가되는 경우 각각 조사가 유지되는 시간은 같거나 다를 수 있다. 예를 들어, 도 3d 및 도 3e와 같이, 제1 광(L1)이 인가되는 제1 시간(t1), 제2 시간(t2), 및 제3 시간(t3)은 서로 같은 값일 수 있으며, 도 3f와 같이, 제1 광(L1)이 인가되는 제1 시간(t1), 제2 시간(t2), 및 제3 시간(t3)은 서로 다른 값일 수 있다. 이는 제2 광(L2)도 마찬가지이다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제2 광(L2)은 제1 광(L1)의 조사가 완료된 후 조사가 시작될 수도 있으나, 도 3b, 도 3e, 및 도 3f와 같이 제1 광(L1)의 조사가 진행되는 도중, 또는 조사가 완료됨과 동시에 조사가 시작될 수 있다. 제1 광(L1)에 의한 병원체의 살균 후, 미살균된 균의 재증식을 최대한 방지하기 위함이다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제2 광(L2)은 도 3e에서와 같이 제1 광(L1)의 조사가 완료된 후 조사가 시작되는 경우, 제1 광(L1)의 조사가 완료된 후 가능한 한 빠른 시간 내에 제2 광(L2)이 조사됨으로써 효율적으로 치유가 가능할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치는 상술한 바와 같이 제1 광원과 제2 광원을 이용하여 제1 광(L1)과 제2 광(L2)을 조사함으로써 상처를 치유하는 바, 제1 광(L1)과 제2 광(L2)은 피부에 적용시 서로 다른 침투 깊이를 갖는 바, 이를 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치의 작동 메커니즘과 함께 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치의 작동 메커니즘을 도시한 것이며, 도 5a 내지 도 5d는 도 4의 작동 메커니즘을 발생 순서에 따라 순차적으로 도시한 개념도이다. 도 4에 있어서, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치의 제1 광은 L1, 제2 광을 L2로 나타내었다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치의 제1 및 제2 광원으로부터 출사된 광은 피부에 인가된다. 피부는 외부의 병원체(2000)로부터 신체를 보호하는 역할을 수행하며, 중층 편평 상피인 표피(SK1)와, 촘촘한 결합 조직인 진피(SK2), 및 느슨한 결합 조직인 피하 조직(미도시)으로 되어 있다. 도 3에서는 설명의 편의를 위해 표피(SK1)와 진피(SK2), 그리고 진피(SK2) 내의 혈관(1100)을 위주로 도시하였다. 표피(SK1)는 방수 기능을 제공하고 감염으로부터의 차단막이 되어준다. 진피(SK2)는 연결 조직으로 이루어진 표피(SK1) 밑의 피부 층으로, 완충작용을 하여 신체를 압력과 장력(stress and strain)으로부터 보호한다. 진피(SK2)는 기저막(basement membrane; SKM)을 통해 표피(SK1)와 단단히 연결되어 있다. 혈관(1100)은 표피(SK1)에는 없으며 진피(SK2)에 존재한다.
피부에 상처가 나는 경우, 상처를 통해 병원체(2000)가 몸에 침투할 수 있다. 인체는 피부 내 조직으로 침투된 병원체(2000)에 반응하며 그 결과 면역 세포에 의해 사이토카인(1200)이 분비된다. 사이토카인(1200)은 세포로부터 분비된 후 다른 세포나 분비한 세포 자신에게 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 대식세포의 증식을 유도하거나 분비 세포 자신의 분화를 촉진하기도 한다. 이러한 과정 중에서 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치에 의해 제1 광(L1) 및 제2 광(L2)이 조사되는 경우, 상처의 치유가 빨라지는 바, 도면과 함께 설명한다.
도 4와 도 5a를 참조하면, 피부에 상처가 나는 경우, 그 상처의 정도에 따라 표피(SK1)가 손상되거나, 또는 표피(SK1) 및 진피(SK2)가 손상될 수 있으며, 도 4에서는 상처가 표피(SK1)와 진피(SK2)의 일부가 손상된 것을 도시하였다.
표피(SK1)와 진피(SK2)의 일부가 손상된 경우, 손상된 부분을 통해 병원체(2000)가 인체 내에 침투한다. 병원체(2000)는 상처 주변에 가장 많이 존재할 수 있으며 피부 내의 조직으로도 일부 침투할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상처가 난 부위에 제1 광(L1) 및 제2 광(L2)이 제공될 수 있다.
제1 광(L1)과 제2 광(L2)은 상술한 바와 같이 서로 다른 파장 대역의 광으로 이루어진다. 제1 광(L1)의 경우 파장이 상대적으로 짧으며 제2 광(L2)은 상대적으로 파장이 길다. 제1 광(L1)과 제2 광(L2)에 있어서, 파장에 따라 피부 내로의 침투 거리가 차이가 발생한다. 제1 광(L1)의 피부 내 최대 침투 깊이를 제1 거리라고 하고, 제2 광(L2)의 피부 내 최대 침투 깊이를 제2 거리라고 하면, 제2 거리는 제1 거리보다 크다. 도 4에 있어서, 제1 광(L1)이 침투될 수 있는 영역과 제2 광(L2)이 침투될 수 있는 영역이 각각 제1 구역(A1)과 제2 구역(A2)으로 표시되었다. 제1 구역(A1)은 표피(SK1)에 위치할 수 있으며 제2 구역(A2)은 표피(SK1)로부터 진피(SK2) 내 해당하는 영역에 위치할 수 있다.
구체적으로 제1 광(L1)은 약 370nm 내지 약 500nm의 파장을 가질 수 있으며, 약 370nm 내지 약 420nm의 파장 대역의 광일 수 있다. 제2 광(L2)은 약 610nm 내지 약 940nm의 파장을 가질 수 있으며, 약 610nm 내지 약 750nm 또는 약 750nm 내지 약 940nm의 광일 수 있는 바, 제1 광(L1)의 경우 피부의 표피(SK1)에, 제2 광(L2)의 경우 피부의 표피(SK1)와 진피(SK2)까지 침투할 수 있다. 좀더 상세하게는, 제1 광(L1)은 광은 약 1mm 이상의 피부 침투 깊이를 가질 수 있으며, 제2 광(L2)은 약 4.3mm 이상의 피부 침투 깊이를 가질 수 있다. 또한, 제1 광(L1)의 피부 침투 깊이의 최대값은 약 2.5mm일 수 있으며, 이에 따라, 제2 광(L2)의 피부 침투 깊이 차이는 약 1.8mm 이상일 수 있다.
각 광의 파장에 따른 피부 내로의 침투 길이는 다음 표 1과 같다.
파장(nm) Depth (mm)
300 0.5
350 0.8
400 1
450 1.5
500 2.5
550 3
600 4.3
650 4.8
700 5.2
750 5.4
제1 광(L1)은 상처 난 부위의 표피(SK1)에 작용하여 상처 주위 또는 상처 주위에서 피부 내로 침투한 병원체(2000)를 살균한다. 제1 광(L1)의 경우 파장이 상대적으로 짧기 때문에 상처가 진피(SK2)까지 난 경우 진피(SK2) 내의 병원체(2000)를 모두 살균하기는 어려울 수도 있다. 도 4 및 도 5b를 참조하면, 제1 광(L1)에 의해 표피(SK1) 부분의 병원체(2000)는 살균되어 제거될 수 있으나, 진피(SK2) 내의 병원체(2000)는 일부 남아있을 수 있다. 피부 조직내 면역 시스템은 진피(SK2) 내에 남아있는 병원체(2000)를 인지함으로써 감염이 되었다는 것을 확인하고 면역 활성 물질(예를 들어 사이토카인(1200) 등)을 방출한다. 이러한 면역 반응을 통해 상처가 난 부위의 혈관(1100)이 확장되며, 백혈구(1110)나 대식 세포와 같은 면역을 위한 세포들이 상처 부위로 이동함으로써 염증 기전이 활성화된다. 제2 광(L2)은 표피(SK1)로부터 진피(SK2)에까지 침투하며, 진피(SK2)에 작용함으로써 상처 부위의 혈관(1100)을 더욱 확장시킬 수 있다. 제2 광(L2)은 또한 확장된 혈관(1100)으로부터 면역 세포(예를 들어, 백혈구(1110))의 이동을 촉진한다. 면역 세포는 상처가 난 부위로 이동하며, 침투된 이물질, 즉, 병원체(2000)를 섭취하여 제거한다. 제2 광(L2)에 의해 진피(SK2) 내의 면역 작용이 활성화됨으로써 제1 광(L1)에 의해 미살균된 병원체(2000)가 효과적으로 제거된다. 도 4에 있어서 도시되지 않은 부호 1120은 적혈구이다.
도 4 및 도 5c를 참조하면, 제1 광(L1) 및 제2 광(L2)에 의해 병원체가 제거된 상처 부위 부위에서는 새로운 세포가 생성되어 상처 부위가 점점 줄어들게 된다.
마지막으로 도 4 및 도 5d에서와 같이, 상처 난 부위가 재생되어 아묾으로써 상처가 완전히 치유되며, 확장된 혈관(1100)은 다시 수축된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치(100)는 피부의 치료를 위해 다양한 형태로 구현될 수 있다. 도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치(100)의 평면도이고, 도 6b는 도 6a의 A-A'선에 따른 단면도이다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치(100)는 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. 그러나, 제1 및 제2 광원들(30, 40)의 개수는 특별히 한정되는 것은 아니며, 제1 광원들(30)의 개수가 제2 광원들(40)의 개수보다 많을 수도 적을 수도 또는 같을 수도 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따라, 제1 광원들(30)과 제2 광원들(40)의 개수에 따라, 규칙적으로 또는 불규칙적으로 배열될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 광원들(30)으로부터의 제1 광이 제공되는 피부상의 면적과, 제2 광원들(40)으로부터 제2 광이 제공되는 피부상의 면적이 서로 다르도록 제1 및 제2 광원들(30, 40)이 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 광은 상처를 통해 침투하는 병원체를 살균하기 위한 것이므로 상대적으로 좁은 면적에만 조사되어도 충분히 살균이 수행될 수 있다. 제2 광은 상처 주위의 혈관을 확장시키고 면역 기전을 활성화시키기 위한 것이므로 상처가 형성된 영역뿐만 아니라 더 넓은 영역으로 조사될 필요가 있다.
이를 위해, 제2 광원들(40)은 제1 광원들(30)보다 상대적으로 넓은 면적에 제공되도록 많은 개수로 제공되거나, 넓은 광지향각을 갖는 것으로 배치될 수 있다. 제1 광원들(30)은 제2 광원들(40)보다 상대적으로 좁은 면적에 제공되도록 더 적은 개수로 제공되거나 좁은 광지향각을 갖는 것으로 배치될 수 있다. 또는 장치에 따라 제1 광원들(30)과 제2 광원들(40)의 광 조사 면적을 제어하기 위한 추가적인 구성 요소, 예를 들어, 렌즈나 빛 가리개 등이 광 조사 장치(100)에 더 배치될 수도 있음은 물론이다.
도 6a 및 도 6b에 도시된 실시예에서는, 기판(20)에 있어서, 피부와 대향하되 상기 제1 광원들(30)이 제공된 영역을 제1 영역(R1)이라고 하고, 상기 제2 광원들(40)이 제공된 제2 영역(R2)이라고 할 때, 제2 영역(R2)이 상기 제1 영역(R1)을 둘러싼 것을 도시하였다. 제1 영역(R1)을 이루는 면은 상기 제2 영역(R2)을 이루는 면보다 피부로부터 멀리 떨어지도록 제2 영역(R2)의 표면으로부터 오목할 수 있다. 이에 따라, 제1 영역(R1)에 제공된 제1 광원들(30) 주변의 제2 영역(R2)은 돌출된 형태를 가지며, 제1 광원들(30)로부터 출사된 광은 돌출된 부분에 의해 광의 진행이 일부 방해될 수 있다. 이에 따라, 제1 광원들(30)로부터 출사된 광은 돌출된 부분에 의해 방해되지 않은 부분으로 진행할 수 있다. 그 결과, 제1 광원들(30)로부터 출사된 광의 피부 인가 면적은 상대적으로 좁아질 수 있다. 제2 광원들(40)은 제1 영역(R1)보다 돌출된 부분에 배치되기 때문에 상대적으로 주변이 열려 있는 상태로서 광의 진행 방향에 대한 제한이 적다. 따라서 제1 광보다 상대적으로 넓은 범위의 피부 영역에 인가될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 및 제2 광원들(30, 40)이 실장되는 기판(20)이 제1 영역(R1)과 제2 영역(R2)을 포함하고, 제1 영역(R1)이나 제2 영역(R2)에 따라 형상이 달라지는 것을 도시하였으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 기판(20) 자체는 편평하거나 특별한 형상을 가지지 않을 수도 있으며, 별개의 구성 요소, 예를 들어 별도의 지지 부재 등에 따라 제1 및 제2 광원들(30, 40) 및 기판(20)의 배치가 달라질 수도 있다. 예를 들어, 기판(20)은 편평한 지지 부재 상에 단차없이 배치될 수 있으며, 제1 및 제2 광원들(30, 40)은 상기 기판(20) 상에 배치될 수 있다. 또는 단차부가 형성된 지지 부재 상에 기판(20)이 놓이고 그 위에 제1 및 제2 광원들(30, 40)이 배치될 수도 있다. 또한 본 실시예에서 기판(20)은 하나로 제공된 것이 도시되었으나 다수 개 제공될 수도 있다.
도시하지는 않았으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치(100)는 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 제어부가 다양한 형태, 예를 들어, 기판(20) 상에 별도의 회로 배선으로 형성되거나, 별도의 칩으로 형성되어 기판(20) 상에 실장 되는 등의 형태로 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치(100)는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치(100)의 평면도이고, 도 7b는 도 7a의 B-B'선에 따른 단면도이다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치(100)는 피부나 상처의 형상이나 상태에 따라 광이 제공되는 면적의 형상이나 크기가 달리 설정될 수 있다. 예를 들어, 본 실시예에서는 광 조사 장치(100)가 일 방향(도면에서 B-B' 방향)으로 길게 연장된 것이 도시되었다. 이러한 형태의 광 조사 장치(100)는 팔과 같이 피부가 일 방향으로 길게 형성된 경우나, 상처 자체가 길게 형성된 경우에 사용할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 기판(20)은 중심부에 배치되며 오목한 부분에 해당하는 제1 영역(R1), 제1 영역(R1)을 둘러싸되 볼록한 부분에 해당하는 제2 영역(R2), 제1 영역(R1)과 제2 영역(R2)의 사이에 배치되며 경사진 부분에 해당하는 제3 영역(R3)을 포함할 수 있다. 제3 영역(R3)의 경사는 안쪽, 즉, 중심을 향하는 방향으로 형성되어 있다.
제1 및 제3 영역(R1, R3)에는 제1 광원들(30)이 배치될 수 있으며, 제2 영역(R2)에는 제2 광원들(40)이 배치될 수 있다. 제1 광원들(30)은 오목한 부분에 배치되거나, 안쪽을 향한 경사에 배치되기 때문에 제1 광원들(30)로부터 출사된 광의 피부 인가 면적은 상대적으로 좁아질 수 있다. 제2 광원들(40)은 제1 영역(R1)보다 돌출된 부분에 배치되기 때문에 상대적으로 주변이 열려 있는 상태로서 광의 진행 방향에 대한 제한이 적다. 따라서 제1 광보다 상대적으로 넓은 범위의 피부 영역에 인가될 수 있다.
광 조사 장치는 상술한 바와 같이 다양한 형태로 구현되어 다양한 용도로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 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 광 조사 장치는 환자 치료 목적으로 사용할 수 있다.
본 발명의 광 조사 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, 본 발명의 광 조사 장치는 다른 치료 장치에 부가되어 사용될 수도 있다. 즉, 각종 광 치료기에 추가적으로 장착될 수 있다. 또한, 소정 공간(예를 들어 챔버)을 이루는 벽이나 천장에 장착되는 조명 기기로 사용될 수도 있다.
도 8은 기존 발명과 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치를 이용하여 상처에 광을 조사하였을 때 조사 조건에 따른 살균 효과를 도시한 그래프이며, 도 9는 기존 발명과 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치를 이용하여 상처에 광을 조사하였을 때 조사 조건에 따른 상처의 회복 기간을 비교한 것이다.
도 8에 있어서, 비교예는 제1 광 및 제2 광 중 어느 광도 조사하지 않은 것이고, 실험예 1은 살균용 자외선 광 조사 장치를 이용하여 자외선을 조사한 것이며, 실험예 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치를 이용하여 제1 광과 제2 광을 조사한 것이다.
비교예, 실험예 1 및 실험예 2를 위해, 실험용 쥐의 등의 털을 제거하고, 등 부위에 10mm X 100mm의 영역 내에 날카로운 블레이드를 이용하여 10mm의 창상을 생성하였다. 이때, 실험용 쥐의 등으로부터 피가 나올 정도로 진피층까지 긁어서 상처를 유도하였다. 그 다음 병원체로서 병원성 세균인 메티실린 내성 황색포도상구균(Methicillin-resistant Staphylococcus aureus; MRSA)을 접종하였다. 이후 지정된 날짜에 상처 부위의 조직을 채취하여 세균 수를 확인하고 상처의 길이를 측정하였다. 실험예 1에서 사용된 광원은 자외선 광원이며, 자외선 파장은 254nm이며 도즈량은 도즈량: 150mJ/cm2이었다. 실험예 2에서 사용된 제1 광원의 파장은 410nm이며 도즈량은 120J/cm2이었고, 제2 광원의 파장은 850nm이며, 도즈량은 60J/cm2이었다. 실험예 1 및 실험예 2의 광은 모두 3일 연속으로 총 3회 조사되었다.표 2는 기존 발명과 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치를 이용하여 상처에 광을 조사하였을 때 조사 조건에 따른 살균 효과를 세균 수로 나타낸 것으로서, 세균 수는 로그 스케일로 작성되었다
날짜(일) 비교예 실험예 1 실험예 2
0(접종 당일) 4.62 4.62 4.62
1 4.62 2.78 2.56
3 6.27 3.56 1.47
7 8.18 4.75 0.00
14 4.62 1.56 0.00
표 2 및 도 8을 참조하면, 아무 광도 조사하지 않은 비교예는 14일이 지나도록 세균 수가 감소하지 않았으며 오히려 그 사이에 세균 수가 매우 증가하는 양상을 나타내었다. 특히, 상처에 의해 세균에 감염된 이후 1일차부터 7일차 정도까지 지속적으로 세균수가 증가하였으며, 시간이 더 흐른 이후 세균수가 다시 감소하는 양상을 나타내었다. 1일차부터 7일차 정도까지 지속적으로 세균수가 증가한 이유는 상처 및 상처 부위에서 세균이 사멸하지 않고 증식한 결과로 판단되며, 그 이후 면역 작용에 의해 세균이 일부 사멸함으로써 세균 수가 감소한 것으로 보인다.실시예 1의 경우, 상처에 자외선을 인가함으로서 제1 일차에 세균수가 감소함을 볼 수 있었다. 자외선에 의해 피부에서의 살균효과가 있는 것으로 보인다. 그러나, 1일차 이후 3일차 내지 7일차에 다시 세균 수가 증가함을 확인할 수 있다. 이러한 자외선을 이용하여 피부를 살균하는 경우 자외선에 의해 피부 표면에 가까운 표피 일부의 세균은 사멸하나, 표피 안쪽 및 진피에 위치하는 세균은 사멸하지 않고 남아 있다가 재증식하기 때문으로 보인다. 자외선의 경우 피부 내 침투 깊이가 매우 얕기 때문에 표피 안쪽 및 진피에 위치하는 세균을 충분히 사멸시기키 어렵기 때문이다.
실시예 2의 경우, 시간이 지남에 따라 지속적으로 세균수가 감소하는 양상을 보인다. 이는 제1 광에 의해 표피에서의 세균의 살균이 일어남과 동시에 면역 작용의 촉진에 의해 표피의 내측 및 진피에서의 세균의 살균이 함께 일어나기 때문으로 해석된다.
표 3은 기존 발명과 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치를 이용하여 상처에 광을 조사하였을 때 조사 조건에 따른 상처의 회복 기간을 나타낸 것으로서, 시간의 경과에 따른 상처의 길이를 나타내었다.
날짜(일) 비교예 실험예 1 실험예 2
0(접종 당일) 10.00 10.00 10.00
1 10.00 10.00 10.00
3 9.73 8.83 6.93
7 8.98 6.26 3.37
14 7.50 4.79 0.00
표 3 및 도 9을 참조하면, 아무 광도 조사하지 않은 비교예는 14일이 지나도록 상처의 회복이 매우 더디게 나타났다.실험예 1의 경우, 비교예보다는 상처의 회복이 빠르게 나타났으나, 여전히 상처의 회복이 더딘 편이며 14일차에서도 약 50%의 회복에 그쳤다.
실험예 2의 경우, 비교예 및 실험예 1에 비해 매우 빠른 회복 속도를나타내며 14일만에 창상의 길이가 0mm로서 상처가 완전히 치유된 모습을 나타내었다. 실험예 2의 경우, 살균에 더해 혈류 개선에 의한 면역 작용 및 피부 재생 작용이 촉진된 것으로 판단된다.
이와 같이, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사 장치는 상처의 살균 효과는 물론 상처의 치유기간을 현저하게 감소시키는 것을 확인할 수 있다.
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. 상처가 난 피부에 광을 출사하는 광원부; 및
    상기 광원부를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 광원부는,
    기판;
    상기 기판 상에 적어도 1개 이상으로 제공되며 블루 파장 대역의 제1 광을 출사하는 제1 광원; 및
    상기 기판 상에 적어도 1개 이상으로 제공되며 적색 내지 근적외선 파장 대역의 제2 광을 출사하는 제2 광원을 포함하며,
    상기 제1 및 상기 제2 광은 파장에 따라 서로 다른 피부 침투 깊이를 가지며, 상기 제1 광의 피부 침투 깊이와 상기 제2 광의 피부 침투 깊이 차이는 약 1.8mm 이상인 광 조사 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 광은 약 1.0mm 이상의 피부 침투 깊이를 갖는 광 조사 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제2 광은 약 4.3mm 이상의 피부 침투 깊이를 갖는 광 조사 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 광은 약 370nm 내지 약 500nm의 파장 대역의 광인 광 조사 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 광은 제1 광은 약 385nm 내지 약 435nm의 파장 대역의 광인 광 조사 장치.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 제2 광은 약 610nm 내지 약 940 nm 파장 대역의 광인 광 조사 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 광과 제2 광은 소정 시간 동안 동시에 조사되는 광 조사 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 광은 제1 시간 동안 조사되고, 상기 제2 광은 상기 제1 시간보다 긴 제2 시간 동안 조사되는 광 조사 장치.
  9. 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.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제2 광은 연속적으로 조사되는 광 조사 장치.
  11. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 광은 불연속적으로 조사되는 광 조사 장치.
  12. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 광 및 상기 제2 광 중 적어도 하나는 주기적으로 조사되는 광 조사 장치.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 광 조사 장치는 치료용인 광 조사 장치.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 광의 상기 피부에의 조사 면적은 상기 제2 광의 조사 면적보다 작은 광 조사 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 기판은 상기 피부와 대향하되 상기 제1 광원이 제공된 제1 영역과, 상기 제2 광원이 제공된 제2 영역을 포함하며, 상기 제2 영역은 상기 제1 영역을 둘러싸는 광 조사 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 제1 영역을 이루는 면은 상기 제2 영역을 이루는 면보다 상기 피부로부터 멀리 제공된 광 조사 장치.
  17. 적어도 1개 이상으로 제공되며 블루 파장 대역의 제1 광을 출사하는 제1 광원;
    적어도 1개 이상으로 제공되며 적색 내지 근적외선 파장 대역의 제2 광을 출사하는 제2 광원; 및
    상기 제1 및 제2 광원들을 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 제1 및 상기 제2 광은 파장에 따라 서로 다른 피부 침투 깊이를 가지며, 상기 제1 광의 피부 침투 깊이와 상기 제2 광의 피부 침투 깊이 차이는 약 1.8mm 이상인 광 조사 장치.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 제1 광은 약 0.8mm 이상의 피부 침투 깊이를 가지며, 상기 제2 광은 약 4.3mm 이상의 피부 침투 깊이를 갖는 광 조사 장치.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 제1 광은 약 370nm 내지 약 500nm의 파장 대역의 광인 광 조사 장치.
  20. 제17 항에 있어서,
    상기 제1 광은 제1 시간 동안 조사되고, 상기 제2 광은 상기 제1 시간보다 긴 제2 시간 동안 조사되는 광 조사 장치.
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