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WO2024177339A1 - 체내 바이러스 비활성화 장치 및 방법 - Google Patents

체내 바이러스 비활성화 장치 및 방법 Download PDF

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Publication number
WO2024177339A1
WO2024177339A1 PCT/KR2024/002158 KR2024002158W WO2024177339A1 WO 2024177339 A1 WO2024177339 A1 WO 2024177339A1 KR 2024002158 W KR2024002158 W KR 2024002158W WO 2024177339 A1 WO2024177339 A1 WO 2024177339A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
cervix
unit
substrate
attribute information
Prior art date
Application number
PCT/KR2024/002158
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
정현훈
김종헌
박세훈
Original Assignee
정메드 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020230051960A external-priority patent/KR20240131217A/ko
Priority claimed from KR1020230051963A external-priority patent/KR20240131218A/ko
Application filed by 정메드 주식회사 filed Critical 정메드 주식회사
Publication of WO2024177339A1 publication Critical patent/WO2024177339A1/ko

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    • A61N5/0624—Apparatus adapted for a specific treatment for eliminating microbes, germs, bacteria on or in the body
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    • G16H20/40—ICT specially adapted for therapies or health-improving plans, e.g. for handling prescriptions, for steering therapy or for monitoring patient compliance relating to mechanical, radiation or invasive therapies, e.g. surgery, laser therapy, dialysis or acupuncture
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    • A61N2005/0661—Radiation therapy using light characterised by the wavelength of light used ultraviolet

Definitions

  • the present application relates to a device for inactivating viruses in the body, and more specifically, to a device for inactivating viruses in the body that can perform treatment using light while inserting a body part including a light-emitting part into a woman's body.
  • cervical cancer is caused by abnormal growth of cells in the cervix, the lower part of the uterus that connects to the vagina in women. It is currently the second most common cancer in women, along with breast cancer, and the number of patients is also increasing.
  • Cervical cancer is caused by various factors, but it is often caused by cervical dysplasia of normal cervical cells due to persistent infection with human papillomavirus (HPV).
  • HPV human papillomavirus
  • a representative screening method for cervical cancer is the Pap smear, which involves inserting a small tool into the cervix to collect cells and examine the condition of the cells. During this process, an HPV virus infection test can be performed through genetic analysis.
  • Treatment for cervical cancer includes surgical treatment in the early stages, concurrent chemoradiation therapy in advanced cases, and in some cases, systemic chemotherapy alone.
  • the present invention has been made to solve the problems of the prior art described above, and has the purpose of providing a device and method that can inactivate viruses that may exist in the cervix or vagina even after performing surgical resection for cervical dysplasia or early-stage cervical cancer, and that enables treatment in a simple and safe manner without leaving aftereffects on the woman's body.
  • a device for inactivating a virus in the body comprises: a body formed to be insertable into the body, including a light-emitting unit accommodated therein; an operating unit mechanically coupled to the body unit to control the light-emitting unit; and a diffusion plate arranged on the upper portion of the light-emitting unit to diffuse light generated from the light-emitting unit; and the light-emitting unit comprises a substrate having a rectangular polyhedral shape, and a plurality of UV LEDs arranged on multiple surfaces of the substrate.
  • the diffuser plate may be coupled with a housing formed along an edge of the substrate having a forward-facing side of the substrate.
  • the diffuser plate can be placed in a film form on the light transmitting portion of the body portion.
  • the light emitting portion further includes an image sensor disposed on a substrate having a forward-facing side among the substrates, and the image sensor can be disposed at the center of the substrate having the forward-facing side.
  • the operating unit may include a button unit that is electrically connected to the light emitting unit and controls the light emitting unit, and a display unit that displays a notification signal for guiding the user based on information obtained by the image sensor.
  • At least one of the intensity, wavelength and emission pattern of light generated from the plurality of ultraviolet LEDs can be controlled by operating the button unit.
  • the multiple UV LEDs may be composed of at least two groups of UV LEDs having different wavelengths.
  • a device for inactivating a virus in the body comprises: a body formed to be insertable into the vagina, including a light-emitting unit accommodated therein; and an operating unit having a control unit that is mechanically coupled to the body unit and electrically controls the light-emitting unit, wherein the light-emitting unit has a substrate, an image sensor disposed on the substrate, and a plurality of ultraviolet LEDs (UV LEDs), and the light-emitting unit irradiates ultraviolet light to the cervix based on image information of the cervix in the vagina captured by the image sensor.
  • UV LEDs ultraviolet LEDs
  • a device for inactivating a virus in the body comprises: an image sensor that is inserted into the vagina to capture an image of the cervix; a control unit that extracts attribute information of the image of the cervix using a machine learning model; and a light source unit that irradiates ultraviolet light to the vagina or cervix based on the attribute information.
  • the device and method for inactivating a virus in the body of the present invention for solving the above-mentioned problem has the advantage of enabling treatment in a simple and safe manner by irradiating UV light onto the cervix or inside the vagina through a treatment unit formed to be insertable into a woman's vagina, thereby inactivating or sterilizing not only human papillomavirus that causes cervical cancer, but also infectious organisms such as bacteria and other viruses.
  • the present invention has the advantage of being able to perform treatment by irradiating UV light at a stable position through a plurality of light irradiation units, and the shape of the treatment unit is designed to minimize pain felt by female patients.
  • FIG. 1 is a drawing showing an appearance of a device inserted into a body for inactivating a virus in the body according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of an in vivo virus inactivation device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a single UV LED package of a light emitting unit according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a drawing showing a part of a body including a light-emitting part according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a drawing showing a part of a body including a light-emitting part according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a drawing showing a part of a body including a light-emitting part according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining an in vivo virus inactivation device including a body part having a light-emitting part according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a flow chart for explaining a method of inactivating a virus in the body using a device according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating another in vivo virus inactivation device including a body having a light-emitting portion according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a block diagram for explaining a learning method of a control unit of an in vivo virus inactivation device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a flow chart for explaining a method of inactivating a virus in the body using a device according to another embodiment of the present invention.
  • the present invention encompasses all possible combinations of the embodiments set forth in the detailed description of the present invention.
  • the various embodiments of the present invention while different from one another, are not necessarily mutually exclusive.
  • specific shapes, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the present invention.
  • the positions or arrangements of individual components within each disclosed embodiment may be changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Accordingly, the following detailed description is not intended to be limiting, and the scope of the present invention is defined only by the appended claims, along with the full scope of equivalents to which such claims are entitled, if properly so described.
  • Like reference numerals in the drawings designate the same or similar functionality throughout the several aspects.
  • FIG. 1 is a drawing showing an appearance of a device inserted into a body for inactivating a virus in the body according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a drawing showing a perspective view of an inactivating virus in the body according to an embodiment of the present invention.
  • a device (100) for inactivating a virus in the body may include a body part (30) including a light source that can be inserted into the body (e.g., vagina) and irradiate light into the vagina or cervix to sterilize or inactivate infectious organisms, and an operating part (70) that can manipulate the operation of the light source.
  • a body part (30) including a light source that can be inserted into the body (e.g., vagina) and irradiate light into the vagina or cervix to sterilize or inactivate infectious organisms
  • an operating part (70) that can manipulate the operation of the light source.
  • the body part (30) may include a light-transmitting part (30a) that projects light emitted from a light-emitting part (31) arranged inside to the outside, and a connecting part (30b) that is coupled to an operating part (70).
  • the light-emitting part (31) has a plurality of UV LED packages (31a) arranged evenly, and each UV LED package (31a) is operated according to a control signal of the operating part (70).
  • the light transmitting portion (30a) and the connecting portion (30b) of the body portion (30) are made of a biocompatible material that is harmless to the human body, and the exterior may have waterproof properties so that it can be washed.
  • the connecting portion (30b) may be made of a flexible material that can be easily bent inside the body.
  • the UV LED (31a) can be composed of at least two UV LED groups having different wavelengths, and for example, the UV LED (31a) can be arranged in a light-emitting section by combining LEDs having various wavelengths capable of irradiating ultraviolet rays corresponding to the UVA (Ultra Violet - type A: 315 nm to 400 nm), UVB (Ultra Violet - type B: 280 nm to 315 nm), and UVC (Ultra Violet - type C: 200 nm to 280 nm) ranges.
  • UVA Ultra Violet - type A: 315 nm to 400 nm
  • UVB Ultra Violet - type B: 280 nm to 315 nm
  • UVC Ultra Violet - type C: 200 nm to 280 nm
  • the operating unit (70) may include a button unit (71) for operating the device and a display unit (73) that can transmit a notification signal to guide the user, which is electrically connected to a control unit (not shown) formed inside, and may include a port unit (not shown) for charging or Internet communication on the other side.
  • the operating unit (70) may include a power button unit (not shown) on one side for turning the power of the device on/off.
  • the operating unit (70) can control the intensity and wavelength of light (31a) generated from the UV LED package and the number of UV LED packages in operation, for example, by using the button unit (71), according to the user's operation.
  • the light emission pattern of the UV LED package can be controlled according to the number of times or length of pressing the button unit (71), and mode settings or on/off for various light emission patterns can be controlled.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a single UV LED package of a light emitting unit according to one embodiment of the present invention.
  • the UV LED package (31a) includes a UV LED chip (10) packaged inside a housing (22).
  • the UV LED chip (10) is mounted on a substrate (31b), which may be a metal or ceramic substrate having a circuit thereon.
  • the ceramic or metal housing (22) is made solidly on the substrate (31b).
  • a cap (24) is completely sealed together with the housing (22), and UV light emitted from the UV LED chip (10) can pass through the cap (24).
  • the cap (24) is for diffusing light, and the material may be quartz.
  • the wavelength emitted by the UV LED chip (10) may be in various ranges, but may be in the range of 200-280 nm, which is a UVC range for inactivating HPV viruses present in the cervix or vagina.
  • the radiation angle of the UV LED package (31a) can have a range of 120°-140° when the cap (24) is flat, and can have a range of 60°-140° when the cap (24) is designed as an optical component.
  • the radiation angle can be made sufficiently large to cover the entire area of the cervix by changing the structure and material of the cap, and a plurality of UV LED packages can be arranged to cover the entire area of the cervix or vagina.
  • UV light can be hazardous if exposed to the skin for long periods of time, so the range of UV light that is safe for skin exposure is set below certain limits as specified by the Occupational Safety and Health Administration (OSHA) and the Environmental Protection Agency (EPA).
  • OSHA Occupational Safety and Health Administration
  • EPA Environmental Protection Agency
  • the substrate (31b) can be formed as a rectangular polyhedron so that UV LED packages are arranged at various angles so that light can be irradiated to a certain portion of the inside of the vagina as well as the cervix, and the circuit of the substrate can be electrically connected to the controller of the operating unit.
  • FIG. 4 is a drawing showing a part of a body including a light emitting unit according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a drawing showing a part of a body including a light emitting unit according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a drawing showing a part of a body including a light emitting unit according to a third embodiment of the present invention.
  • the light emitting unit (40) may include a rectangular polyhedral substrate (41), a plurality of chip or package-shaped UV LEDs (43, hereinafter referred to as UV LEDs) formed on the upper portion of the substrate, and a diffuser plate (45) disposed on the upper portion of the substrate surface where the plurality of UV LEDs (43) are arranged toward the front of the device (100).
  • a rectangular polyhedral substrate (41) a plurality of chip or package-shaped UV LEDs (43, hereinafter referred to as UV LEDs) formed on the upper portion of the substrate, and a diffuser plate (45) disposed on the upper portion of the substrate surface where the plurality of UV LEDs (43) are arranged toward the front of the device (100).
  • the UV LEDs (43) arranged toward the front of the device (100) can be arranged radially as shown, but can be arranged in any shape that can widen the radiation angle.
  • the diffuser plate (45) is completely combined with the housing (42) formed along the edge of the front-facing substrate (41) surface, and UV light emitted from the UV LED (43) package can pass through the diffuser plate (45).
  • the light-emitting portion (50) including the substrate (51) and the UV LED (53) can be formed and arranged similarly as in FIG. 4.
  • the diffusion plate (55) can be attached and arranged in a film form on the entire surface of the light-transmitting portion (50a) surrounding the light-emitting portion (50).
  • the diffusion plate (55) when the diffusion plate (55) is locally arranged on the light-transmitting portion (50a), the diffusion plate (55) can be arranged on the light-transmitting portion (50a) facing the UV LED arranged toward the front of the device (100).
  • the light-emitting portion (60) including the substrate (61) and the UV LED (63) can be formed and arranged similarly as in Fig. 4 or Fig. 5.
  • the diffusion plate (not shown) can be arranged on the upper portion of the substrate (61) or the light-transmitting portion (60a) in the same form as in Fig. 4 or Fig. 5 described above.
  • An image sensor (65) may be placed on a substrate (61) facing the front of the device (100) together with UV LEDs (63).
  • the image sensor (65) may be placed at the center of a plurality of radially arranged UV LEDs so as to sense images of the vaginal environment and the cervix when the device (100) is inserted into the vagina and moves forward.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining an in vivo virus inactivation device including a body part having a light-emitting part according to a third embodiment of the present invention.
  • the device (100) includes a UV LED (63) and an image sensor (65) arranged on a substrate (61), and a control unit (80).
  • the control unit (80) may be arranged inside the operating unit (70) of the device (100) described above in FIG. 2, and may be electrically connected to the display unit (73).
  • the control unit (80) optically or electrically/electronically controls the entire device, and may include a measuring unit (81), a setting unit (83), and a calculating unit (85).
  • the measuring unit (81) can measure the size of the cervix (C) measured by the image sensor (65) included in the device (100).
  • the size of the cervix (C) changes as the body unit including the image sensor (65) is inserted into the vagina (V) and approaches the cervix.
  • the setting unit (83) sets a standard size of the cervix when light is most efficiently irradiated to the cervix based on the radiation angle ( ⁇ ) of the light emitting unit (60) directed toward the cervix (C), and this standard size can be stored in the setting unit by forming a look-up table based on age, body type, and other medical information.
  • the standard size can present a position where the light emitting unit (60) can be safely irradiated to the cervix without causing physical damage to the cervix when inserted into the vagina (V).
  • the calculation unit (85) can derive a result value by comparing the measured cervical size with the standard size value set in advance in the setting unit (83) as the light-emitting unit is inserted into the vagina and moves toward the cervix.
  • the control unit (80) can transmit a signal to the display unit (73) shown in Fig. 2 based on the result value derived from the calculation unit (85). That is, if the measured cervical size is smaller than the set reference size, the control unit (80) can not transmit a signal to the display unit (73) so that no light is generated, since it means that the location of the device inserted into the vagina is not yet in an efficient location for irradiating light to the cervix. Accordingly, the user can be enabled to continue inserting the light-emitting unit of the device inserted into the vagina toward the cervix.
  • control unit (80) can transmit a signal to the display unit (73) so that light is turned on, since it means that the position of the device inserted into the vagina is at an efficient position for irradiating light to the cervix when the measured cervical size is the same as the set reference size. Accordingly, the user can operate the operating unit so that the light-emitting unit of the device inserted into the vagina is no longer inserted toward the cervix and UV light can be irradiated at the stopped position.
  • control unit (80) can transmit a danger signal to the display unit (73) so that light can blink on the display unit because, if the measured cervical size is larger than the set reference size, the location of the device inserted into the vagina is inefficient in irradiating light to the cervix, and if it continues to be inserted toward the cervix, physical damage to the cervix may occur. Accordingly, the user can be enabled to withdraw the light-emitting unit of the device (100) inserted into the vagina from the cervix.
  • the device (100) according to the present embodiment can safely and efficiently irradiate light to the cervix without physical damage when the user inserts the device into the vagina, thereby sterilizing or inactivating various infectious organisms, including HPV viruses, existing in the vagina or cervix.
  • FIG. 8 is a flow chart for explaining a method of inactivating a virus in the body using a device according to one embodiment of the present invention.
  • step S810 a device including an image sensor and a UV LED is inserted into the vagina and advanced toward the cervix.
  • the UV LED includes a variety of wavelengths and does not operate while moving.
  • step S830 a notification signal is displayed on the display based on the size of the cervix that changes (increases) in real time as the device approaches the cervix.
  • the notification signal may be displayed differently depending on the radiation angle of the light or the distance from the light-emitting unit to the cervix when the device irradiates UV light to the cervix.
  • step S850 when the radiation angle of the light while the device is moving toward the cervix reaches a position where the most stable and efficient UV light can be irradiated to the cervix according to the distance from the light-emitting unit to the cervix, the movement of the device is stopped, and the UV LED is operated to irradiate light to the cervix or a part of the vagina.
  • the UV LED operation is operated only for a certain period of time under the control of a control unit having a built-in timer function, and the number of times can be adjusted as needed.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating another in vivo virus inactivation device including a body having a light-emitting portion according to a third embodiment of the present invention.
  • the device (100) includes a UV LED (63), an image sensor (65), and a control unit (90) arranged on a substrate (61).
  • the control unit (90) may be arranged inside the operating unit (70) of the device described above in FIG. 2, and may be electrically connected to the display unit (73).
  • the control unit (90) optically or electrically/electronically controls the entire device, and a machine learning model (91) may be stored.
  • the machine learning model (91) may be stored in a memory other than the control unit, and may learn data including attribute information of the vagina or cervix (e.g., location, size, state, etc.), an angle of radiation of light generated from the light-emitting unit (60), and attribute information between the cervix and the light-emitting unit.
  • the control unit (90) can control the display unit (73) using the attribute information of the image obtained in real time based on the learned model as the light-emitting unit (60) including the image sensor (65) is inserted into the vagina (V) and moves toward the cervix (C).
  • the attribute information of the image is the size of the cervix obtained as the device (100) is inserted into the vagina and enters the cervix, and the control unit (90) can generate a signal for the operation of the display unit (73) based on this attribute information.
  • the control unit (90) can not transmit a signal to the display unit (73) so that no light is generated in the display unit (73). Accordingly, the user can continue to insert the light-emitting unit (60) of the device inserted into the vagina (V) toward the cervix (C).
  • control unit (90) can transmit a signal to the display unit (73) so that light is turned on when the attribute information (real-time measured cervical size) obtained by the learning model (91) is equal to the reference value (the reference size of the cervix when light is most efficiently irradiated to the cervix based on the radiation angle of the light-emitting unit). Accordingly, the user can operate the operating unit so that the light-emitting unit (60) of the device (100) inserted into the vagina is no longer inserted toward the cervix and UV light can be irradiated at the stopped position.
  • control unit (90) can transmit a danger signal to the display unit (73) so that the light can blink on the display unit (73) when the attribute information (real-time measured cervical size) obtained by the learning model (91) is larger than the reference value (the reference size of the cervix when light is most efficiently irradiated to the cervix based on the radiation angle of the light-emitting unit), because the position of the device (100) inserted into the vagina is inefficient in irradiating light to the cervix (c), and if it is continuously inserted in the direction of the cervix, physical damage may be caused to the cervix. Accordingly, the user can be enabled to withdraw the light-emitting unit (60) of the device inserted into the vagina from the cervix.
  • a device like another embodiment of the present invention can safely and efficiently irradiate light to the cervix without physical damage when the user inserts the device into the vagina, thereby sterilizing or inactivating various infectious organisms, including HPV viruses, present in the vagina or cervix.
  • FIG. 10 is a block diagram for explaining a learning method of a control unit of an in vivo virus inactivation device according to an embodiment of the present invention.
  • control unit (600) can receive learning data to train a machine learning model (211a, 213a, 215a, 230a), and extract attribute information of the learning data based on the received learning data.
  • the learning data can be real-time biometric image data obtained through an image sensor or attribute information data extracted from real-time biometric image data.
  • attribute information extracted from real-time biometric image data may be label information that classifies a target detected in the biometric image data.
  • the label may be a category classified as an internal organ, such as a vagina or a cervix, expressed in the biometric image data.
  • the label information may include location information of the target (e.g., the cervix), and the location information of the target may be expressed as two-dimensional coordinates (x, y) or three-dimensional coordinates (x, y, z).
  • the label information may include size information of the target (e.g., the cervix), and the size information of the target may be expressed as width and height.
  • the label may be given a weight or order based on the proportion or meaning of the target recognized in the real-time biometric image data.
  • the control unit (600) may include a data processing unit (210) and an attribute information model learning unit (230).
  • the data processing unit (210) receives real-time biometric image data and real-time biometric image attribute information data to be used for training the attribute information model learning unit (230), and can transform or image process the received biometric image data and biometric image attribute information data into data suitable for training the attribute information model.
  • the data processing unit (210) may include a label information generating unit (211) and a data generating unit (213).
  • the label information generation unit (211) can generate label information corresponding to the received real-time biometric image data using the first machine learning model (211a).
  • the label information may be information on one or more categories determined according to a target recognized in the received real-time biometric image data.
  • the label information may be stored in the memory unit () together with information on the real-time biometric image data corresponding to the label information.
  • the data generation unit (213) can generate data to be input to the attribute information model learning unit (230) including the machine learning model (230a).
  • the data generation unit (213) can generate input data to be input to the third machine learning model (230a) based on a plurality of frame data included in real-time biometric image data received using the second machine learning model (213a).
  • the frame data can mean each frame constituting the real-time biometric image, can mean RGB data of each frame constituting the real-time biometric image, and can mean data that extracts features of each frame or data that expresses features for each frame as a vector.
  • the attribute information model learning unit (230) includes a third machine learning model (230a), and inputs data including image data and label information generated and extracted by the label information generation unit (211) and the data generation unit (213) into the third machine learning model (230a) to perform fusion learning to extract attribute information for real-time bio-image data.
  • Attribute information refers to information related to the characteristics of a target image recognized in the real-time bio-image data.
  • the attribute information may be a label for classifying a target in the bio-image data, for example, cervix information. If the attribute information extracted by the attribute information model learning unit has an error, the coefficients or connection weight values used in the third machine learning model (230a) may be updated.
  • FIG. 11 is a flow chart for explaining a method of inactivating a virus in the body using a device according to another embodiment of the present invention.
  • a machine learning model can be used to extract attribute information of biometric images captured in real time.
  • the attribute information can be information that can be labeled with categories such as quality and cervix within the body within the biometric image.
  • the machine learning model can include, but is not limited to, a deep neural network (DNN), a convolutional neural network (CNN), a recurrent neural network (RNN), etc., which are machine learning algorithms.
  • DNN deep neural network
  • CNN convolutional neural network
  • RNN recurrent neural network
  • step S1100 the biological images captured in real time by inserting the device into the vagina are input to a machine learning model, and attribute information of the vagina or cervix can be extracted from the input biological images based on the machine learning model.
  • the biological images captured in real time can be video images that capture tissues in the body in real time using the device for inactivating viruses in the body according to an embodiment of the present invention.
  • the attribute information of the cervix can include at least one of the presence or absence, size, and location of the cervix, and the location of the cervix can be expressed as a two-dimensional or three-dimensional coordinate value.
  • step S1130 the control unit of the device according to the present invention can transmit a signal to the display unit for indicating whether the device is moving using the extracted attribute information of the cervix.
  • the signal transmission can be transmitted to the display unit in various forms depending on the range of the radiation angle of light generated from the light emitting unit of the device compared to the position or size of the cervix.
  • step S1150 when the device moves toward the cervix, the device stops moving when the light radiation angle reaches a position where the most stable and efficient UV light can be irradiated to the cervix according to the distance from the light emitting unit to the cervix, and the UV LED is operated to irradiate light to the cervix or a part of the vagina.
  • the UV LED operation is operated for a certain period of time under the control of a control unit having a built-in timer function, and the number of times can be adjusted as needed.

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Abstract

본 발명에 따른 체내 바이러스 비활성화를 위한 장치는, 여성의 체내에 삽입 가능하게 형성된 것으로써, 내부에 수용된 발광부를 포함하여 체내에 삽입 가능하게 형성되는 바디부; 상기 바디부와 기구적으로 결합하여 상기 발광부를 제어하는 조작부; 및 상기 발광부로부터 발생된 광을 확산시키기 위해 상기 발광부 상부에 배치된 확산판을 포함하고, 상기 발광부는 장방형 다면체 형상을 갖는 기판, 상기 기판의 다면에 배치된 복수의 UV LED를 포함한다.

Description

체내 바이러스 비활성화 장치 및 방법
본 출원은 체내 바이러스 비활성화를 위한 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발광부를 포함하는 바디부를 여성의 체내에 삽입한 상태에서 광을 이용하여 치료를 수행할 수 있는 체내 바이러스 비활성화를 위한 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 자궁경부암은 여성의 질과 연결되는 자궁의 하부인 자궁경부에서 세포의 비정상적인 성장으로 인해 발생하는 것으로, 현재 유방암과 더불어 여성에게 흔한 암 세계 2위로 많은 수의 환자가 발생하고 있으며, 사망자도 증가하는 추세에 있다.
자궁경부암은 여러 요인에 의해 발생하지만, 주로 정상 자궁경부 세포가 인유두종 바이러스(HPV)의 지속감염에 의하여 자궁경부이형성증을 거쳐 발생하는 경우가 많다.
자궁경부암의 선별검사 방법으로는, 대표적으로 자궁경부에 작은 도구를 삽입해 세포를 채취 후 세포의 상태를 검사하는 방법으로 진행하는 자궁경구세포 검사가 있으며, 이 과정에서 유전자 분석을 통해 HPV 바이러스 감염 검사를 시행할 수 있다.
더불어 자궁 경부를 확대하여 육안으로 관찰하는 방법도 있으며 심하게 진행되었을 경우 CT, MRI, 전신 PET/CT 촬영 등을 통해 전이 여부를 파악하게 된다.
이러한 자궁경부암의 치료는 병기에 따라 초기에는 수술적 치료를 수행하고, 어느 정도 진행된 경우에는 동시항암화학방사선치료를 시행하며, 경우에 따라 전신항암화학요법만을 시행하기도 한다.
하지만, 수술적 절제로 자궁을 제거하여도 HPV가 지속적으로 질내에 존재할 경우 질 세포의 이형성증, 더 나아가 질암을 일으킬 수 있기 때문에 안전하고 효과적으로 바이러스를 비활성화하는 치료법의 개발이 시급하다.
따라서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구된다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 종래 자궁경부이형성증 혹은 자궁경부암 초기에 시행되는 수술적 절제술을 시행에도 불구하고 자궁 경부 혹은 질내 존재할 수 있는 바이러스를 비활성화하고, 여성의 신체에 후유증이 남지 않으며 간편하고 안전한 방법으로 치료가 가능하도록 하는 장치 및 방법을 제공하기 위한 목적을 가진다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따른 체내 바이러스 비활성화를 위한 장치는,내부에 수용된 발광부를 포함하여 체내에 삽입 가능하게 형성되는 바디부, 상기 바디부와 기구적으로 결합하여 상기 발광부를 제어하는 조작부 및 상기 발광부로부터 발생된 광을 확산시키기 위해 상기 발광부의 상부에 배치된 확산판을 포함하고, 상기 발광부는 장방형 다면체 형상을 갖는 기판, 상기 기판의 다면에 배치된 복수의 UV LED를 포함한다.
확산판은 상기 기판 중 전방을 향하는 면을 갖는 기판의 가장자리를 따라 형성된 하우징과 함께 결합될 수 있다.
또한, 확산판은 상기 바디부의 광 투과부에 필름형태로 배치될 수 있다.
발광부는 상기 기판 중 전방을 향하는 면을 갖는 기판에 배치된 이미지 센서를 더 포함하고, 상기 이미지 센서는 상기 전방을 향하는 면을 갖는 기판의 중앙에 배치될 수 있다.
조작부는 상기 발광부와 전기적으로 연결되어 상기 발광부를 제어하는 버튼부와 상기 이미지 센서에 의해 얻어진 정보에 기초하여 사용자의 가이드를 위해 알림 신호를 표시하는 표시부를 포함할 수 있다.
복수의 자외선 엘이디에서 발생되는 광의 조도, 광의 파장 및 발광 패턴 중 적어도 하나는 상기 버튼부의 조작에 따라 조절될 수 있다.
복수의 자외선 엘이디는 파장대가 다른 적어도 2이상의 자외선 엘이디 그룹으로 이루어질 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른측면에 따른 체내 바이러스 비활성화를 위한 장치는, 내부에 수용된 발광부를 포함하여 질내 삽입 가능하게 형성되는 바디부; 및 상기 바디부와 기구적으로 결합하여 상기 발광부를 전기적으로 제어하는 제어부를 갖는 조작부를 포함하고, 상기 발광부는 기판, 상기 기판 상에 배치된 이미지 센서 및 복수의 자외선 엘이디(UV LED)를 갖고, 상기 발광부는 상기 이미지 센서에 의해 촬영된 상기 질내 자궁경부 이미지 정보에 기초하여 상기 자궁경부에 자외선 광을 조사한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른측면에 따른 체내 바이러스 비활성화를 위한 장치는, 질내 삽입하여 자궁경부의 이미지를 촬영하는 이미지 센서; 기계학습 모델을 이용하여 상기 자궁경부의 이미지의 속성정보를 추출하는 제어부; 및 상기 속성정보에 기초하여 상기 질 혹은 자궁경부에 자외선 광을 조사하는 광원부를 포함한다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 체내 바이러스 비활성화를 위한 장치 및 방법은, 여성의 질내에 삽입 가능하게 형성되는 치료유닛을 통해 UV 광을 자궁 경부 혹은 질 내부에 조사하여 자궁경부암을 유발하는 인유두종 바이러스뿐 아니라 박테리아, 기타 바이러스와 같은 전염성 유기체를 비활성화 혹은 살균시킬 수 있도록 함에 따라 간편하고 안전한 방법으로 치료가 가능하다는 장점이 있다.
또한 본 발명은 치료유닛의 형태가 여성 환자가 느끼는 고통을 최소화하도록 설계되었으며, 복수 개의 광 조사부를 통해 안정된 위치에서 UV 광을 조사하여 치료를 수행할 수 있는 장점이 있다.
더불어 본 발명의 실시예에 따르면, UV 영역에서 다양한 파장의 광을 조사할 수 있는 발광부를 통해 본 치료 외의 다양한 치료를 병행하여 수행할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 체내 바이러스 비활성화를 위해 체내 삽입된 장치의 모습을 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 체내 바이러스 비활성화 장치의 사시도를 나타낸 도이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예 따른 발광부의 단일 UV LED 패키지의 단면을 나타낸 도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광부를 포함한 바디부의 일부분을 나타낸 도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광부를 포함한 바디부의 일부분을 나타낸 도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광부를 포함한 바디부의 일부분을 나타낸 도이다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 발광부를 갖는 바디부를 포함한 체내 바이러스 비활성 장치를 설명하기 위한 도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치를 이용하여 체내 바이러스를 비활성화 시키는 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 발광부를 갖는 바디부를 포함한 다른 체내 바이러스 비활성 장치를 설명하기 위한 도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 체내 바이러스 비활성 장치의 제어부의 학습 방법을 설명하기 위한 블록도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 장치를 이용하여 체내 바이러스를 비활성화 시키는 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 상세한 설명 및 청구항들에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 발명의 상세한 설명 및 청구항들에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
더욱이 본 발명은 본 발명의 상세한 설명에 표시된 실시예들의 모든 가능한 조합들을 망라한다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나 지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 체내 바이러스 비활성화를 위해 체내 삽입된 장치의 모습을 나타낸 도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 체내 바이러스 비활성화 장치의 사시도를 나타낸 도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 체내 바이러스 비활성화를 위한 장치(100)는 체내(예, 질)에 삽입되어 질내 혹은 자궁 경부에 광을 조사하여 전염성 유기체를 살균 혹은 비활성화 시킬 수 있는 광원을 포함하는 바디부(30)와 광원의 동작을 조작할 수 있는 조작부(70)를 포함할 수 있다.
바디부(30)는 내부에 배치된 발광부(31)로부터 방출되는 광을 외부로 투사시키는 광투과부(30a)와 조작부(70)와 결합되는 연결부(30b)를 포함할 수 있다. 발광부(31)는 다수의 UV LED 패키지(31a)가 일정하게 배치되고, 각 UV LED 패키지(31a)는 조작부(70)의 제어신호에 따라 동작된다.
바디부(30)의 광투과부(30a)와 연결부(30b)는 인체에 무해한 생체적합성 재질로 이루어지고, 외부는 세척이 가능하도록 방수특성을 갖을 수 있다. 특히, 연결부(30b)는 체내에서 쉽게 구부러질 수 있는 유연한 재질로 이루어질 수 있다.
UV LED(31a)는 파장대가 다른 적어도 2이상의 UV LED 그룹으로 이루어질 수 있고, 예를 들어, UV LED(31a)는 UVA(Ultra Violet - type A: 315nm~400nm), UVB(Ultra Violet - type B: 280nm~315nm), UVC(Ultra Violet - type C: 200nm~280nm) 영역에 해당하는 자외선을 조사할 수 있는 다양한 파장대의 LED를 조합하여 발광부에 배치될 수 있다.
조작부(70)는 내부에 형성된 제어부(미도시)와 전기적으로 연결되어 장치 조작을 위한 버튼부(71) 및 사용자의 가이드를 위해 알림 신호를 전달해 줄 수 있는 표시부(73)를 포함할 있고, 타측에는 충전 또는 인터넷 통신을 위한 포트부(미도시)를 포함할 수 있다. 또한 조작부(70)는 일측면에 장치의 전원을 턴온/턴오프를 위한 전원버튼부(미도시)를 포함할 수 있다.
조작부(70)는 사용자의 조작에 따라 예를들어, 버튼부(71)를 이용하여 UV LED 패키지에서 발생되는 광(31a)의 조도 및 파장을 조절하고, 작동되는 UV LED 패키지의 개수를 조절할 수 있다. 또한, 버튼부(71)를 누르는 횟수나 길이 등에 따라 UV LED 패키지의 발광 패턴을 제어하고, 여러 발광 패턴을 위한 모드 설정 혹은 온/오프를 제어할 수 있다.
도 3는 본 발명의 일 실시예 따른 발광부의 단일 UV LED 패키지의 단면을 나타낸 도이다.
도시된 바와 같이, UV LED 패키지(31a)는 하우징(22) 내부에 패키징된 UV LED 칩(10)을 포함한다. UV LED 칩(10)은 기판(31b) 상에 장착되며, 기판(31b)은 그 위에 회로를 갖는 금속 또는 세라믹 기판일 수 있다. 세라믹 또는 금속 하우징(22)은 기판(31b)에 견고하게 만들어진다. 캡(cap)(24)은 하우징(22)과 함께 완전히 밀봉되고 UV LED 칩(10)에서 방출된 UV 광은 캡(24)을 통과할 수 있다. 캡(24)은 광을 확산하기 위한 것으로, 재료는 석영일 수 있다. UV LED 칩(10)에 의해 방출되는 파장은 여러 영역일 수 있지만 자궁경부 혹은 질내에 존재하는 HPV 바이러스를 비활성화 시키기 위한 UVC 영역인 200-280nm 범위일 수 있다.
UV LED 패키지(31a)의 방사각은 캡(24)이 평평한 경우 120°-140° 범위를 갖을 수 있고, 캡(24)이 광학 부품으로 설계된 경우 60°-140° 범위를 갖을 수 있다. 방사각은 캡의 구조 및 재질 등을 달리하여 자궁경부 전체 면적을 커버할 정도로 충분히 크게 할 수 있고, 복수의 UV LED 패키지를 배치하여 자궁경부 혹은 질 전체 면적을 커버할 수 있다.
실시예로써, 복수의 UV LED 패키지에서 발생되는 광은 자궁경부 혹은 질내의 박테리아, HPV 바이러스뿐 아닌 다양한 전염성 유기체를 살균 혹은 비활성화 시키기는 충분하지만 UV 광, 특히 UVC 광은 장시간 피부에 노출이 될 경우 위험성이 있으므로 UV 광이 피부에 노출되어도 안전한 정도까지의 범위로써 미국 산업안전보건국(Occupational Safety and Health Administration, OSHA) 및 환경보호국 (Environmental Protection Agency, EPA)에서 지정한대로 특정 한도 미만으로 설정된다.
기판(31b)은 앞서 도 2에서 보는 바와 같이 UV LED 패키지가 다각도록 배치되어 자궁경부뿐만 아니라 질 내부에 일정 부분 광이 조사될 수 있도록 장방형 다면체로 형성될 수 있고, 기판의 회로는 조작부의 컨트롤러와 전기적으로 연결될 수 있다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광부를 포함한 바디부의 일부분을 나타낸 도이고, 도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광부를 포함한 바디부의 일부분을 나타낸 도이고, 도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광부를 포함한 바디부의 일부분을 나타낸 도이다.
도 4를 참조하면, 발광부(40)는 장방형 다면체 기판(41)과, 기판 상부에 형성된 복수의 칩 또는 패키지 형태의 UV LED (43, 이하, UV LED라 함), 복수의 UV LED(43)가 장치(100)의 전방을 향해 배치된 기판면의 상부에 배치된 확산판(45)을 포함할 수 있다.
장치(100)의 전방을 향해 배치된 UV LED(43)는 도시된 바와 같이 방사형으로 배치될 수 있지만 방사각을 넓힐 수 있는 배치면 어느 형태든 배치 가능하다.
확산판(45)은 전방을 향한 기판(41)면의 가장자리를 따라 형성된 하우징(42)과 함께 완전히 결합되고 UV LED(43) 패키지에서 방출된 UV 광은 확산판(45)을 통과할 수 있다.
도 5를 참조하면, 기판(51) 및 UV LED(53)를 포함하는 발광부(50)는 도 4와 같이 유사하게 형성 및 배치될 수 있다. 다만, 확산판(55)은 발광부(50)를 둘러싸고 있는 광투과부(50a)의 전체면에 필름 형태로 부착 및 배치될 수 있다. 실시예로, 확산판(55)이 광투과부(50a)에 국부적으로 배치될 경우, 확산판(55)은 장치(100)의 전방을 향해 배치된 UV LED에 대향되게 광투과부(50a)에 배치될 수 있다.
도 6를 참조하면, 기판(61) 및 UV LED (63)를 포함하는 발광부(60)는 도 4 혹은 도 5와 같이 유사하게 형성 및 배치될 수 있다. 또한, 확산판(미도시)은 앞서 설명한 도 4 혹은 도 5와 같은 형태로 기판(61) 상부나 광투과부(60a)에 배치될 수 있다.
장치(100)의 전방을 향하는 기판(61) 상에는 배치된 UV LED(63)와 함께 이미지 센서(65)가 배치될 수 있다. 이미지 센서(65)는 방사형으로 배치된 복수의 UV LED 중앙에 배치되어 장치(100)가 질 내부로 삽입되어 전진할 때 질내 환경과 자궁 경부를 이미지 센싱 할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 발광부를 갖는 바디부를 포함한 체내 바이러스 비활성 장치를 설명하기 위한 도이다.
도 7를 참조하면, 장치(100)는 기판(61)상에 배치된 UV LED(63)와 이미지 센서(65) 및 제어부(80)를 포함한다. 실시예에서, 제어부(80)는 앞서 도 2에서 설명한 장치(100)의 조작부(70) 내부에 배치될 수 있고, 표시부(73)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제어부(80)는 장치 전체를 광학적 혹은 전기/전자적으로 제어하고, 측정부(81), 설정부(83) 및 계산부(85)를 포함할 수 있다.
측정부(81)는 장치(100)에 포함된 이미지 센서(65)에 측정된 자궁 경부(C)의 사이즈를 측정할 수 있다. 자궁 경부(C)의 사이즈는 이미지 센서(65)가 포함된 바디부가 질(V) 내부에 삽입되어 자궁 경부에 가까이 감에 따라 달라지게 된다.
설정부(83)는 자궁 경부(C)로 향한 발광부(60)의 방사각(θ)에 기초하여 가장 효율적으로 자궁 경부에 광이 조사될 때, 자궁 경부의 기준 사이즈를 설정하고, 이러한 기준 사이즈는 연령이나 체형, 기타 의학적 정보에 기초하여 룩업 테이블(Look-up table)를 이뤄 설정부내에 저장될 수 있다. 또한, 기준 사이즈는 발광부(60)가 질(V)내 삽입되어 자궁 경부에 물리적인 데미지를 주지 않고 안전하게 광이 자궁 경부에 조사될 수 있는 위치를 제시할 수 있게 된다.
계산부(85)는 발광부가 질내 삽입되어 자궁 경부로 이동함에 따라 측정된 자궁 경부 사이즈와 설정부(83)에서 미리 설정한 기준 사이즈 값을 비교하여 결과 값을 도출할 수 있다.
제어부(80)는 계산부(85)에서 도출한 결과값에 기초하여 도 2에 표현된 표시부(73)에 신호를 전달할 수 있다. 즉, 제어부(80)는 측정된 자궁 경부 사이즈가 설정된 기준 사이즈보다 작을 경우, 질내에 삽입된 장치의 위치가 자궁 경부에 광을 조사하는데 있어 아직 효율적인 위치에 와 있지 않는 것을 의미함으로, 표시부(73)에 어떤 광이 발생하지 않도록 표시부에 신호를 전달하지 않을 수 있다. 이에 따라 사용자로 하여금 질내에 삽입한 장치의 발광부를 자궁 경부 방향으로 계속 삽입할 수 있도록 할 수 있다.
또한, 제어부(80)는 측정된 자궁 경부 사이즈가 설정된 기준 사이즈와 동일할 경우, 질내에 삽입된 장치의 위치가 자궁 경부에 광을 조사하는데 있어 효율적인 위치에 있는 것을 의미함으로, 표시부(73)에 광이 점등되도록 표시부에 신호를 전달할 수 있다. 이에 따라 사용자로 하여금 질내에 삽입한 장치의 발광부를 더 이상 자궁 경부 방향으로 삽입하지 않도록 하고 멈춘 위치에서 UV 광이 조사될 수 있도록 조작부를 조작할 수 있도록 할 수 있다.
또한, 제어부(80)는 측정된 자궁 경부 사이즈가 설정된 기준 사이즈보다 클 경우, 질내에 삽입된 장치의 위치가 자궁 경부에 광을 조사하는데 있어 비효율적이고, 계속해서 자궁 경부 방향으로 삽입할 경우 자궁 경부에 물리적인 데미지를 줄 수 있기 때문에 표시부에 광이 점멸될 수 있도록 표시부(73)에 위험 신호를 전달할 수 있다. 이에 따라 사용자로 하여금 질내에 삽입한 장치(100)의 발광부를 자궁 경부로부터 인출할 수 있도록 할 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따른 장치(100)는 사용자로 하여금 질내에 장치를 삽입하여 자궁경부에 광을 조사할 때 물리적인 데미지 없이 안전하고 효율적으로 광을 조사할 수 있어 질내 혹은 자궁경부에 존재하는 HPV 바이러스를 포함한 여러 다양한 전염성 유기체를 살균하거나 비활성화 시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치를 이용하여 체내 바이러스를 비활성화 시키는 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 8를 참조하면, S810단계에서, 이미지 센서 및 UV LED를 포함하는 장치를 질내에 삽입하여 자궁 경부 방향으로 전진시키도록 한다. 이때, UV LED는 다양한 영역의 파장대를 포함하고, 움직이는 동안에는 동작되지 않는다. 이후, S830단계에서, 장치가 자궁 경부에 가까워짐에 따라 실시간으로 변하는(커지는) 자궁 경부 사이즈에 기초하여 표시부에 알림신호가 표시된다. 알림신호는 장치가 UV 광을 자궁 경부에 조사할 때 광의 방사각이나 발광부에서 자궁 경부까지의 거리에 따라 다르게 신호가 표시될 수 있다. S850단계에서, 장치가 자궁 경부로 이동하는 동안 광의 방사각이 발광부에서 자궁 경부까지의 거리에 따라 가장 안정되고 효율적인 UV 광을 자궁 경부에 조사할 수 있는 위치에 올 때 장치의 이동을 멈추고, UV LED를 동작시켜 자궁경부 혹은 질내 일부에 광을 조사시키도록 한다. 이때, UV LED 동작은 타이머 기능이 내장된 제어부의 제어하에 일정시간 동안만 동작하고, 필요에 따라 횟수가 조절될 수 있다.
도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 발광부를 갖는 바디부를 포함한 다른 체내 바이러스 비활성 장치를 설명하기 위한 도이다.
도 9를 참조하면, 장치(100)는 기판(61)상에 배치된 UV LED(63)와 이미지 센서(65) 및 제어부(90)를 포함한다. 실시예에서, 제어부(90)는 앞서 도 2에서 설명한 장치의 조작부(70) 내부에 배치될 수 있고, 표시부(73)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제어부(90)는 장치 전체를 광학적 혹은 전기/전자적으로 제어하고, 기계학습 모델(91)이 저장되어질 수 있다. 기계학습 모델(91)은 제어부 이외 메모리에 저장되어질 수 있고, 질 혹은 자궁 경부의 속성 정보 (예, 위치, 사이즈, 상태 등), 발광부(60)로부터 발생된 광의 방사각과 자궁 경부 간의 속성정보를 포함하는 데이터를 학습할 수 있다.
제어부(90)는 이미지 센서(65)를 포함한 발광부(60)가 질(V) 내에 삽입되어 자궁경부(C)로 이동함에 따라 학습된 모델에 기초하여 실시간으로 얻어진 이미지의 속성정보를 이용하여 표시부(73)를 제어할 수 있다. 이미지의 속성정보는 장치(100)가 질 내 삽입되어 자궁 경부로 진입함에 따라 얻어진 자궁 경부의 사이즈로써, 제어부(90)는 이러한 속성정보를 기반으로 표시부(73)의 동작을 위한 신호를 생성할 수 있다. 예를들어, 제어부(90)는 학습 모델(91)에 의해 얻어진 속성정보(실시간 측정된 자궁 경부 사이즈)가 기준치(발광부의 방사각에 기초하여 가장 효율적으로 자궁 경부에 광이 조사될 때, 자궁 경부의 기준 사이즈)보다 작을 경우, 표시부(73)에 어떤 광이 발생하지 않도록 표시부(73)에 신호를 전달하지 않을 수 있다. 이에 따라 사용자로 하여금 질(V) 내에 삽입한 장치의 발광부(60)를 자궁 경부(C) 방향으로 계속 삽입할 수 있도록 할 수 있다. 또한, 제어부(90)는 학습 모델(91)에 의해 얻어진 속성정보(실시간 측정된 자궁 경부 사이즈)가 기준치(발광부의 방사각에 기초하여 가장 효율적으로 자궁 경부에 광이 조사될 때, 자궁 경부의 기준 사이즈)와 동일할 경우, 표시부(73)에 광이 점등되도록 표시부에 신호를 전달할 수 있다. 이에 따라 사용자로 하여금 질내에 삽입한 장치(100)의 발광부(60)를 더 이상 자궁 경부 방향으로 삽입하지 않도록 하고 멈춘 위치에서 UV 광이 조사될 수 있도록 조작부를 조작할 수 있도록 할 수 있다. 또한, 제어부(90)는 학습 모델(91)에 의해 얻어진 속성정보(실시간 측정된 자궁 경부 사이즈)가 기준치(발광부의 방사각에 기초하여 가장 효율적으로 자궁 경부에 광이 조사될 때, 자궁 경부의 기준 사이즈)보다 클 경우, 질내에 삽입된 장치(100)의 위치가 자궁 경부(c)에 광을 조사하는데 있어 비효율적이고, 계속해서 자궁 경부 방향으로 삽입할 경우 자궁 경부에 물리적인 데미지를 줄 수 있기 때문에 표시부(73)에 광이 점멸될 수 있도록 표시부(73)에 위험 신호를 전달할 수 있다. 이에 따라 사용자로 하여금 질내에 삽입한 장치의 발광부(60)를 자궁 경부로부터 인출할 수 있도록 할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 다른 실시예와 같은 장치는 사용자로 하여금 질내에 장치를 삽입하여 자궁경부에 광을 조사할 때 물리적인 데미지 없이 안전하고 효율적으로 광을 조사할 수 있어 질내 혹은 자궁경부에 존재하는 HPV 바이러스를 포함한 여러 다양한 전염성 유기체를 살균하거나 비활성화 시킬 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 체내 바이러스 비활성 장치의 제어부의 학습 방법을 설명하기 위한 블록도이다.
도 10을 참조하면, 제어부(600)는 기계 학습모델(211a, 213a, 215a, 230a)을 학습시킬 학습 데이터를 수신하고, 수신한 학습 데이터에 기반하여 학습 데이터의 속성정보를 추출할 수 있다. 학습 데이터는 이미지 센서를 통해 얻은 실시간 생체 이미지 데이터 혹은 실시간 생체 이미지 데이터에서 추출된 속성정보 데이터일 수 있다.
일 실시예에서, 실시간 생체 이미지 데이터로부터 추출된 속성정보는 생체 이미지 데이터내에서 인식(detection)된 대상을 분류하는 라벨(Label)정보일 수 있다. 예를 들어, 라벨은 생체 이미지 데이터내에 표현된 질, 자궁 경부와 같은 체내의 장기로 분류된 카테고리일 수 있다. 일 실시예에서, 라벨 정보는 대상(예, 자궁 경부)의 위치 정보를 포함할 수 있고, 대상의 위치정보는 2차원 좌표 (x,y) 혹은 3차원 좌표(x,y,z)로 표현될 수 있다. 또한, 라벨 정보는 대상(예, 자궁 경부)의 크기 정보를 포함할 수 있고, 대상의 크기정보는 폭(Width)과 높이(Hight)로 표현될 수 있다. 라벨은 실시간 생체 이미지 데이터에서 인식되는 대상의 비중, 의미에 기반하여 가중치나 순서가 부여될 수 있다.
제어부(600)는 데이터 처리부(210) 및 속성정보 모델 학습부(230)를 포함할 수 있다.
데이터 처리부(210)는 속성정보 모델 학습부(230)를 학습시킬 실시간 생체 이미지 데이터와 실시간 생체 이미지의 속성정보 데이터를 수신하고, 수신한 생체 이미지 데이터 및 생체 이미지의 속성정보 데이터를 속성정보 모델의 학습에 적합한 데이터로 변환(transforming) 혹은 이미지 처리(processing)할 수 있다. 데이터 처리부(210)는 라벨 정보 생성부(211), 데이터 생성부(213)를 포함할 수 있다.
라벨 정보 생성부(211)는 제1기계 학습모델(211a)을 이용하여 수신한 실시간 생체 이미지 데이터에 대응하는 라벨 정보를 생성할 수 있다. 라벨 정보는 수신한 실시간 생체 이미지 데이터내에서 인식되는 대상에 따라 결정된 하나 이상의 카테고리에 대한 정보일 수 있다. 일 실시예에서, 라벨 정보는 라벨정보와 대응하는 실시간 생체 이미지 데이터에 대한 정보와 함께 메모리부()에 저장될 수 있다.
데이터 생성부(213)는 기계 학습모델(230a)이 포함된 속성정보 모델 학습부(230)에 입력될 데이터를 생성할 수 있다. 데이터 생성부(213)는 제2기계 학습모델(213a)을 이용하여 수신한 실시간 생체 이미지 데이터에 포함된 복수의 프레임 데이터에 기반하여 제3기계 학습모델(230a)에 입력될 입력 데이터를 생성할 수 있다. 프레임 데이터는 실시간 생체 이미지를 구성하는 각각의 프레임을 의미할 수 있고, 실시간 생체 이미지를 구성하는 각 프레임의 RGB 데이터를 의미할 수 있으며, 각 프레임의 특징을 추출한 데이터 혹은 각 프레임에 대한 특징을 벡터로 표현한 데이터를 의미할 수 있다.
속성정보 모델 학습부(230)는 제3기계 학습모델(230a)를 포함하고, 라벨 정보 생성부(211), 데이터 생성부(213)에서 생성 및 추출한 이미지 데이터, 라벨 정보를 포함한 데이터를 제3기계 학습모델(230a)에 입력하여 융합 학습(fusion learning)시켜 실시간 생체 이미지 데이터에 대한 속성정보를 추출할 수 있다. 속성정보는 상기 실시간 생체 이미지 데이터에서 인식되는 대상 이미지의 특징과 관련된 정보를 가리킨다. 예를들어, 속성정보는 생체 이미지 데이터내에서 대상을 분류하는 라벨, 예를들어, 자궁 경부 정보 일수 있다. 만약 속성정보 모델 학습부에서 추출된 속성정보가 오류가 생길 경우, 제3기계 학습모델(230a)에서 사용되는 계수 혹은 연결 가중치 값 등을 업데이트 할 수 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 장치를 이용하여 체내 바이러스를 비활성화 시키는 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 11를 참조하면, 실시간으로 촬영된 생체 이미지들의 속성정보를 추출하기 위해 기계 학습모델을 이용할 수 있다. 속성정보는 생체 이미지내에서 체내의 질, 자궁 경부와 같은 카테고리로 라벨링 될 수 정보일 수 있다.기계 학습모델은 기계학습 알고리즘의 하나인 심층 신경망(Deep Neural Network, DNN), 합성곱 신경망(Convolutional Neural Network, CNN), 순환 신경망(Recurrent Neural Network, RNN) 등을 포함할 수 있고, 이에 한정되지 않는다.
S1100단계에서, 장치를 질내에 삽입하여 실시간으로 촬영한 생체 이미지들이 기계 학습모델에 입력되고, 기계 학습모델에 기초하여 입력된 생체 이미지들로부터 질 혹은 자궁 경부의 속성 정보를 추출할 수 있다. 여기서 실시간으로 촬영한 생체 이미지는 본 발명의 실시예에 따른 체내 바이러스 비활성화를 위한 장치를 이용하여 체내의 조직을 실시간으로 촬영하는 동영상 이미지일 수 있다. 자궁 경부의 속성 정보는 자궁 경부의 유무, 크기, 위치 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있고, 자궁경부의 위치는 2차원 혹은 3차원 좌표값으로 표시될 수 있다.
S1130단계에서, 추출된 자궁 경부의 속성 정보를 이용하여 본 발명에 따른 장치의 제어부가 표시부에 장치의 움직임 여부 지시를 위한 신호를 전달할 수 있다. 이때, 신호 전달은 자궁경부의 위치 혹은 자궁경부의 사이즈 대비 장치의 발광부에서 발생되는 광의 방사각의 범위에 따라 다양한 형태로 표시부에 신호 전달될 수 있다.
S1150단계에서, 장치가 자궁 경부로 이동하는 동안 광의 방사각이 발광부에서 자궁 경부까지의 거리에 따라 가장 안정되고 효율적인 UV 광을 자궁 경부에 조사할 수 있는 위치에 올 때 장치의 이동을 멈추고, UV LED를 동작시켜 자궁경부 혹은 질내 일부에 광을 조사시키도록 한다. 이때, UV LED 동작은 타이머 기능이 내장된 제어부의 제어하에 일정시간 동안만 동작하고, 필요에 따라 횟수가 조절될 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

Claims (17)

  1. 내부에 수용된 발광부를 포함하여 체내에 삽입 가능하게 형성되는 바디부;
    상기 바디부와 기구적으로 결합하여 상기 발광부를 제어하는 조작부; 및
    상기 발광부로부터 발생된 광을 확산시키기 위해 상기 발광부 상부에 배치된 확산판을 포함하고,
    상기 발광부는 장방형 다면체 형상을 갖는 기판, 상기 기판의 다면에 배치된 복수의 자외선 엘이디(UV LED)를 포함하는 체내 바이러스 비활성화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 확산판은 상기 기판 중 전방을 향하는 면을 갖는 기판의 가장자리를 따라 형성된 하우징과 함께 결합되는 체내 바이러스 비활성화 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 확산판은 상기 바디부의 광투과부에 필름형태로 배치되는 체내 바이러스 비활성화 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 발광부는 상기 기판 중 전방을 향하는 면을 갖는 기판에 배치된 이미지 센서를 더 포함하고, 상기 이미지 센서는 상기 전방을 향하는 면을 갖는 기판의 중앙에 배치되는 체내 바이러스 비활성화 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 조작부는 상기 발광부와 전기적으로 연결되어 상기 발광부를 제어하는 버튼부와 상기 이미지 센서에 의해 얻어진 정보에 기초하여 사용자의 가이드를 위해 알림 신호를 표시하는 표시부를 포함하는 체내 바이러스 비활성화 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 자외선 엘이디에서 발생되는 광의 조도, 광의 파장 및 발광 패턴 중 적어도 하나는 상기 버튼부의 조작에 따라 조절되는 체내 바이러스 비활성화 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 자외선 엘이디는 파장대가 다른 적어도 2이상의 자외선 엘이디 그룹으로 이루어진 체내 바이러스 비활성화 장치.
  8. 내부에 수용된 발광부를 포함하여 질내 삽입 가능하게 형성되는 바디부; 및
    상기 바디부와 기구적으로 결합하여 상기 발광부를 전기적으로 제어하는 제어부를 갖는 조작부를 포함하고,
    상기 발광부는 기판, 상기 기판 상에 배치된 이미지 센서 및 복수의 자외선 엘이디(UV LED)를 갖고,
    상기 발광부는 상기 이미지 센서에 의해 촬영된 상기 질내 자궁경부 이미지 정보에 기초하여 상기 자궁경부에 자외선 광을 조사하는 체내 바이러스 비활성화 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 이미지 센서는 상기 기판의 중앙에 배치되고, 상기 복수의 자외선 엘이디는 상기 이미지 센서를 중심으로 상기 기판상에 방사형으로 배치되는 것을 특징으로 하는 체내 바이러스 비활성화 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는 내부에 포함된 기계학습 모델을 이용하여 상기 자궁경부 이미지로부터 속성정보를 추출하고, 상기 속성정보에 따라 상기 조작부의 표시부의 동작을 위한 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 체내 바이러스 비활성화 장치.
  11. 제10항에 있어서
    상기 속성정보는 상기 자궁경부의 위치, 상태, 사이즈 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 체내 바이러스 비활성화 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 자궁경부 이미지로부터 얻은 자궁경부의 사이즈에 따라 상기 조작부의 표시부의 동작을 위한 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 체내 바이러스 비활성화 장치.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 자궁경부 이미지로부터 얻은 자궁경부의 사이즈와 상기 자궁경부의 기준 사이즈와 비교하여 상기 조작부의 표시부의 동작을 위한 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 체내 바이러스 비활성화 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 자궁경부의 기준 사이즈는 연령 혹은 체형에 따라 다르게 설정되는 것을 특징으로 하는 체내 바이러스 비활성화 장치.
  15. 질내 삽입하여 자궁경부의 이미지를 촬영하는 이미지 센서;
    기계학습 모델을 이용하여 상기 자궁경부의 이미지의 속성정보를 추출하는 제어부; 및
    상기 속성정보에 기초하여 상기 질 혹은 자궁경부에 자외선 광을 조사하는 광원부를 포함하는 체내 바이러스 비활성화 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 속성정보의 기준치에 따라 상기 제어부의 제어하에 동작되는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 체내 바이러스 비활성화 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 속성정보는 자궁경부의 위치, 상태, 사이즈 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 체내 바이러스 비활성화 장치.
PCT/KR2024/002158 2023-02-23 2024-02-20 체내 바이러스 비활성화 장치 및 방법 WO2024177339A1 (ko)

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