KR100406729B1 - 생리학적 전기신호에 동조화된 의료기기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대상세포와 연관된 생리학적 신호에 동조하여 대상세포에 치료물질을 주입시키기 위한 의료기기와 그 사용방법 및 제공방법에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 심근 등의 신체 내 세포에 치료 물질을 주입하기 위하여 자극을 가하는 기술에 있어서, 심전도 등의 생리학적 신호에 동조화된 전기적 또는 자기적 자극을 가함으로써 효율성과 안전성을 증가시키는 데에 있다.

본 발명에 따른 의료기기는 기단(proximal end)과 말단(distal end)을 가지는 전달부를 포함하고, 기단과 말단 사이에 유체 전달수단을 제공함으로써, 전달부는 그것을 통해 물질을 이동시킨다. 본 기기는 전달부의 말단에 인접하여 배치되어 그 주변에 전기장 또는 자기장을 발생시킬 수 있는 전/자기장 발생부를 포함하며, 또한 대상세포와 연관된 고유의 생리학적 신호와 동조하여 전기장 또는 자기장이 발생되도록 전/자기장 발생부를 조종할 수 있는 제어부를 더 포함하여 구성된다.

Description

생리학적 전기신호에 동조화된 의료기기{synchronized medical device}

생명과학과 의료기술의 출현으로 많은 기기들이 대상세포(target cell)들에 유전자뿐만 아니라 여러 가지 치료물질(pharmaceutical agents)들을 전달하는데 이용되고 있다. 특히, 유전공학과 유전자 치료법(gene therapy)은 급속하게 발전하고 있다. 일반적으로, 유전자 치료법의 목적은 유용한 유전자들을 환자의 신체 세포들에 전달하여, 전달된 유전자들의 발현으로부터 치료효과를 얻음으로써 유전병과 후천성 질병을 치료하는 것이다. 전달된 유전자들이나 유전물질은 유전병의 경우에 있어서 손상된 유전자를 대치하거나, 종양(neoplasia), 전염병 등의 진행을 약화시키거나 전환시키는 유전물(gene product)을 만들어 낼 수 있다.

유전자 또는 유전물질을 신체세포에 주입하기 위해 많은 다른 방법들이 발전되어 왔다. 그 중 한가지 방법은 생체 밖 접근법(ex vivo approach)인데, 이는 환자의 몸으로부터 정해진 형태의 세포를 분리시켜, 유전자 또는 유전물질을 그 세포에 주입하고, 이를 다시 몸 속에 되돌려 놓는 방법이다. 생체 밖 접근법은 특히 림프구에 유전자 또는 유전물질을 주입하는데 성공적이었다. 그러나, 유전적으로 변형될 세포가 체외에서 배양되어 적합한 체내조직으로 재이식될 수 있는 유형의 것이 아니라면, 이 방법은 사용될 수 없다.

신체의 유전자 전달을 위한 또 다른 방법은 직접적인 생체 내 접근법(in vivo approach)인데, 여기서는 환자로부터 세포를 떼어내 배양할 필요 없이, 적합한 세포 유형으로 유전자들을 주입하면 된다. 직접적인 유전자 전달법은 악성 또는 염증성 진행과 같이 병의 경과가 해부학적으로 국부적인 다양한 종류의 후천성 질병을 치료하는데 특히 적합하다.

외래의 DNA들을 세포 내로 전달하기 위한 수많은 방법들이 개발되어 왔다. 현미주사(microinjection), 전기천공(electroporation), 입자 충격(particle bombardment) 등과 같은 방법들은 세포에 DNA를 전달하기 위해 물리적 방법을 쓴다. 그러나, 다른 방법들은 DNA가 세포질로 확산되도록 하기 위해 세포막에 변화를 일으킬 수 있도록 인산칼슘(calcium phosphate)과 같은 약제를 이용한다. 외래의 DNA는 리포좀-DNA 복합체와 재조합형의 바이러스성 벡터(recombinant viral vector)와 같은 운반체에 의해 세포 내로 주입될 수도 있다.

앞서 설명한 방법들은 생체 내 유전자 전달에 특히 효과적임에도 불구하고, 아직도 많은 문제점들을 안고 있다. 그 중 하나는 생체 내 유전자 전달법이 세포의 생리적 기능에 불리한 영향(adverse impact)을 준다는 것이다. 예를 들어, 전기천공과 같은 생체 내 유전자 전달법이 신체의 중요기관 세포에 적용될 경우, 그 과정에 관련된 전기장 또는 자기장이 그 세포와 기관의 전기적 신호 메카니즘을 방해하거나, 파열시킬 수 있으며, 전기장 또는 자기장의 세기가 증가할수록 선천적인 신호 메카니즘은 심각하게 파열되어 세포나 기관이 작동을 멈출 수 있다. 만약 전기장 또는 자기장의 세기를 낮추거나, 대상세포로부터 멀리 떨어져서 전기장 또는 자기장을 발생시킨다면, 방법의 특성이 저하되고, DNA, 유전자 또는 유전물질이 대상세포에 정확하게 도달하지 못하는 문제점이 발생한다. 특히 전기장 또는 자기장이심장을 자극하여 부정맥이 발생하여 신체에 심각한 손상을 가져올 수 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 의도하는 의학적 또는 약학적 조정을 하는 동안 세포나 기관의 생리적인 기능에 대한 방해를 최소화 할 수 있는 의료기기와 그 제조 방법, 사용 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 의료기기의 구성도이다.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 의료기기를 도시하는 사시도이다.

도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 의료기기의 전달부와 전/자기장 발생부를 도시하는 사시도이다.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 의료기기의 다른 형태의 전달부와 전/자기장 발생부를 도시하는 단면도이다.

도 5a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 의료기기의 또 다른 형태의 전달부와 전/자기장 발생부를 도시한 횡단면도이다.

도 5b 및 도 5c는 도 5a에 도시한 전달부와 전/자기장 발생부의 종단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 본 발명의 따른 의료기기 200 : 저장부

300 : 전달부 400 : 방출부

410 : 유체통로 420 : 펌핑유닛

500 : 전/자기장 발생부 600 : 전력 공급부

700 : 제어부

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 대상세포와 연관된 생리학적 신호에 동조하여 대상세포에 치료물질(pharmaceutical substances)을 주입시키기 위한 의료기기와 그 사용방법 및 제조방법에 관한 것으로, 일반적으로 본 기기는 기단(proximal end)과 말단(distal end)을 가지는 전달부를 포함한다. 기단과 말단 사이에 유체 전달수단을 제공함으로써, 전달부는 유체 전달수단을 통해 물질을 이동시킨다. 본 기기는 또한 전달부의 말단에 인접하여 배치되어 그 주변에 전기장 또는 자기장(이하, 전/자기장이라 표기한다)을 발생시킬 수 있는 전/자기장 발생부를 포함한다. 나아가 본 기기는 대상세포와 연관된 고유의 생리학적 신호와 동조하여 전/자기장이 발생되도록 전/자기장 발생부를 조종할 수 있는 제어부를 포함한다.

여기서, '치료물질(pharmaceutical substances)'이라는 용어는 대상세포에 주입되었을 때, 직접 또는 간접적으로 바람직한 결과를 유도하거나 발생시킬 수 있는 어떤 형태의 활동성, 가(假)활동성(pseudo-active) 또는 비활동성의 분자나 물질을 지칭한다. 이러한 치료물질의 예로서, 유전자, 전달벡터, 약물, 안티센스 분자(anti-sense molecule), 올리고-뉴클레오티드, 리보자임, DNA효소와 유전자 치료법에 사용되는 다른 통상의 약학적 또는 생물학적 제재들이 있으나 이에 국한되지는 않는다.

'유전자(gene)'는 일반적으로 아이오커스(iocus) 또는 염색체에서 발견될 수 있거나 실험실에서 인공적으로 만들어 질 수 있는 어떤 생물학적 또는 약학적 물질을 지칭한다. 그러한 유전자의 예로서 혈관 생성 유전자(angiogenic gene), 세포 주기 조절 유전자(cell-cycle regulatory gene), 세포 신축성 조절 유전자(cell-contractility modifying gene), 사이토카인(cytokine) 그리고 DNA백신이 있으나 이에 국한되지는 않는다.

'대상세포(target cell)'는 본 발명에 따른 기기로 주입되는 치료물질에 의해 조정(intervention) 또는 치료받게 되는 어떤 세포, 조직 또는 기관을 의미한다. 조정 또는 치료의 목적에 의존하여, 대상세포는 심근세포, 뇌세포, 내피세포(endothelial cells)와 같은 기관의 단일 또는 다중의 세포를 의미할 수도 있다. 또한 대상세포는 기관의 상당부분을 구성하고 있어, 거의 전 기관이 조정 또는 치료받게 될 수도 있다. 선택적으로, 조정 또는 치료는 결합조직, 연골부(cartilage)등과 같은 기관을 이루지 않는 '대상세포'에 적용될 수도 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 의료기기의 구성도이다. 본 의료기기(100)는 일반적으로 치료물질을 저장하기 위한 저장부(200), 물질을 대상세포(미도시)에 전달하도록 설치된 전달부(300), 저장부(200)로부터 전달부(300)로 물질을 전달하기 위한 방출부(400), 주위에 전/자기장을 발생시킬 수 있는 전/자기장 발생부(500), 전/자기장 발생부(500)에 전력을 공급하도록 설치된 전력공급부(600), 그리고 전/자기장 발생부(500)와 전력을 발생시키는 방법을 제어하고 조종할 수 있는 제어부(700)를 포함하여 구성된다. 본 기기(100)의 각 부분에 대해 이하에서 더 상세히 기술한다.

저장부(200)는 일반적으로 미리 정해진 양의 치료물질을 저장하도록 되어있다. 저장부(200)의 내부는 저장되는 물질과 반응하거나, 그 물질을 희석시키지 않도록 비활성 물질로 만들어지거나 코팅되어 있다. 저장부(200)는 본 발명의 의료기기(100)의 나머지 부분과 일체로 구성될 수도 있고, 별개의 요소로 만들어 기기의 나머지 부분에 부착할 수도 있다.

전달부(300)는 일반적으로 저장부(200)의 말단에 배치되고, 적어도 하나의 기단(미도시)뿐만 아니라 적어도 하나의 말단(미도시)을 포함한다. 전달부(300)의 기단은 직접 또는 방출부(400)을 통하여 저장부(200)와 유체 전달수단이 된다. 기단의 모양과 크기는 저장부(200) 또는 방출부(400)의 모양과 크기에 달려 있으므로, 적절한 모양과 크기의 기단을 선택하여 제작할 수 있다. 전달부(300)의 말단에는 대상세포 또는 그 부근에 물질을 전달할 수 있는 구조가 연결되어 있다. 따라서, 말단에 연결된 구조의 정확한 모양과 크기는 대상세포의 위치와 특성, 치료의 약학적, 생물학적 메카니즘과 주입의 목적과 관련된 다른 요인에 의해 결정된다. 전달부(300)의 기단과 말단의 자세한 실시예는 이하에서 기술한다.

일반적으로, 방출부(400)는 펌핑유닛(420)뿐만 아니라 유체 통로(410)를 포함한다. 유체 통로(410)는 저장부(200)로부터 전달부(300)까지 뻗어있고, 기단과 말단 사이에 유체 전달수단을 제공한다. 유체 통로(410)는 그것을 통해서 이동될 물질의 방향뿐만 아니라 유속을 조정하기 위해 통상의 흐름 제어 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 유체 통로(410)는 물질의 양을 조절하고 그 물질이 역행하는 것을 막기 위해 각각 유량조정 밸브 또는 일방향 밸브를 포함하여 구성될 수 있다. 유체 통로(410)의 내부 또한 운반되는 물질과 반응하거나 그 물질을 희석시키지 않도록 비활성 물질로 만들어지거나 코팅될 수 있다. 펌핑유닛(420)은 일반적으로 물질을 유체 통로(410)의 기단에서부터 말단까지 물질을 기계적으로 운반하도록 되어 있다. 펌핑유닛(420)은 전기적으로 또는 수동으로 조작될 수 있다. 어떠한 기존의 펌프라도 물질의 약리학적 또는 생물학상의 본래상태에 영향을 미치지 않는 한 펌핑유닛(420)으로 채택될 수 있다.

저장부(200)와 전달부(300)는 일체로 구성될 수 있다. 예를 들어, 통상적인 주사기는 그 안에 물질을 저장하고 대상세포에 의약 물질을 수동으로 전달하는 데 이용될 수 있다. 나아가 방출부(400)뿐만 아니라 저장부(300)도 본 기기(100)의 나머지 부분과 일체로 형성되거나 별개로 만들어 기기의 다른 부분에 연결 또는 체결하도록 할 수 있다.

전/자기장 발생부(500)는 일반적으로 그 주위에 전/자기장을 발생시키도록 되어 있다. 전형적으로, 전/자기장 발생부(500)는 전/자기장이 대상세포를 둘러싸도록 대상세포나 그 부근에 배치되는 하나 이상의 전극봉을 포함하여 구성된다. 전극봉은 대상세포나 대상세포를 둘러싸고 있는 세포들의 외부에 배치되거나, 그 대상세포나 다른 주변세포들의 내부로 침투하도록 할 수 있다. 전극봉들은 운반 시에는 최소한의 부피를 유지하다가 보다 넓은 영역에 전/자기장을 발생시키기 위해 펼쳐질 수 있도록 변형될 수 있는 형태를 가지도록 할 수 있다. 전극봉과 전/자기장 발생부(500)의 모양과 크기는 대상세포와 주변세포의 위치와 성질, 발생시킬 전/자기장의 필요한 세기와 지속시간, 치료의 약학상, 생물학상 메카니즘 그리고 주입의 목적과 관련된 다른 요인에 달려있다. 전/자기장 발생부(500)와 전극봉의 실시예는 이하에서 더 상세히 기술한다.

전/자기장 발생부(500)도 또한 전달부(300)의 말단에 설치될 수 있다. 예를 들어, 전/자기장 발생부(500)의 전극봉들이 대상세포와 그 주변세포를 둘러쌀 수 있도록 전달부(300)의 말단 주위에 설치될 수 있다. 방출부(400)의 유체통로(410)를 따라 전선을 연결할 수도 있다. 이러한 구성은 본 발명의 의료기기(100)를 콤팩트한 구조를 가지도록 하여 작은 절개로도 환자의 신체 내에 삽입할 수 있고, 대상세포에 접근했을 때 조종을 더 쉽게 할 수 있다.

전력공급부(600)는 전/자기장 발생부(500)에 연결되어 전/자기장을 발생시킬 수 있도록 전력을 공급한다. 전력공급부(600)는 본 발명의 의료기기(100)의 내부 또는 외부장치로 구성될 수 있으나, 크기를 최소화하고, 그것의 조종을 용이하게 하기 위해서는 외부장치로 구성하는 것이 좋다. 어떠한 통상의 전력공급부라도 본 발명에 이용될 수 있다.

제어부(700)는 방출부(400), 전/자기장 발생부(500) 또는 본 발명의 의료기기(100)의 다른 요소들의 작동을 제어하고 조종하도록 할 수 있다. 그러나, 제어부(700)의 주요기능은 전/자기장 발생부(500)의 작동을 대상세포의 작용 또는 신진대사와 연관된 고유의 생리학적 신호와 동조시켜 약간의 생리학적 신호와 조화를 이루어 전/자기장이 발생되도록 하는 데 있다. 이러한 목적을 위해, 제어부(700)는 일반적으로 생리학적인 신호를 측정하기 위한 측정부와 전/자기장 발생의 타이밍을 결정하고, 전/자기장 발생부(500)를 그 신호와 같이 작동시키기 위한 로직유닛을 포함한다.

도 2는 본 발명에 따른 의료기기(100)의 제 1 실시예를 도시한 사시도이며, 여기서 기기(100)의 작동은 심전도(ECG : electro-cardiogram)와 동조되고, 대상세포는 심근 세포이다.

일반적으로, 치료물질은 주사기 형태의 용기(200)에 저장되어 있으며 거기에 플런저 형태의 펌핑유닛(420)이 연결되어 피스톤-주사기 형태의 장치를 구성한다. 수동으로 펌핑유닛(420)의 플런저를 밀어서 용기(200)로부터 의약 물질을 밖으로 이동시킬 수 있다. 일방향 밸브(미도시)나 유량조절 밸브(미도시)를 용기(200)나 펌핑유닛(420)에 설치하여, 혈액 기타의 체액이 용기(200)로 역류하는 것을 방지하고, 배출되는 치료물질의 양을 정밀하게 제어할 수 있다.

유체통로(410)는 치료물질이 이동 될 수 있는 내부 루멘(lumen)이 장착된 구부릴 수 있는 관(411)을 가진다. 유체통로는 기단(413)과 말단(412)을 포함하며, 저장부(200)와는 기단(413)를 통해, 전달부(300)와는 말단(413)을 통해 유체 전달이 되도록 구성되어 있다. 적어도 유체통로(410)의 일부분은 조종 능력을 강화하도록 구부러지게 말들 수 있다. 예를 들면, 유체통로(410)의 말단(414)을 유연한 재료로 만들거나 벨로우 형태(bellow-type) 구조를 장착해서 혈관과 같은 구부러진 경로를 따라 이동하도록 할 수 있다. 통상의 조종 메카니즘(415)를 설치하여, 조작자가 쉽게 유체통로(410)의 말단을 대상세포(800)를 향해 조종할 수 있다.

전달부(300)는 대상세포(800)와 접촉하거나 대상세포(800)를 둘러싸고 있는 다른 세포들과 접촉하도록 배치된다. 일반적으로, 전달부(300)는 여러 가지 기능을 수행하도록 모양과 크기가 정해지는데, 예를 들면, 물질을 대상세포의 외부에 접촉시키거나, 물질을 대상세포의 주변에 한정하거나 유지하도록 하여 물질이 혈액이나 다른 체액에 의해 대상세포로부터 씻겨 없어지지 않게 하거나, 유체통로를 기관의 내부로 제공하는 기능들을 한다. 도 2에 도시한 실시예에서, 전달부(300)는 혈관을 통하여 심장 내로 삽입되어 치료물질을 심내막(endocardium)과 같은 대상세포에 접근하여 공급한다. 전달부(300)의 다른 실시예는 이하에서 도 3, 도 4, 도 5와 함께 더 자세히 기술한다.

방출부(400)의 말단(412)에는 전극봉(501)을 가진 전/자기장 발생부(500)가 설치되어 대상세포(800) 주위에 전/자기장을 발생시킨다. 도 2에 도시한 실시예에서 가는 철사 형태의 전극봉(501)이 대상세포(800)를 둘러싸도록 배치되어 상당 부분의 대상세포가 전/자기장 내에 놓이도록 한다. 전/자기장 발생부(500)에 전력을 공급하기 위해 전선(미도시)이 설치된다. 작동 용이성과 공간을 고려하여, 전선은 유체통로(410)를 따라 기단(413)까지 이동하며 거기에서 작동 스위치(705)에 연결된다. 작동 스위치(705)는 이하에서 제어부(700)와 함께 기술한다.

상기의 실시예에서 제어부(700)는 또한 외부 모듈로써도 제공된다. 제어부(700)는 일반적으로 통상의 센서(702)로 측정되는 심장의 심전도를 측정하도록 배치되어 있는 측정부(701)를 포함한다. 센서(702) 또는 제어부(700) 자체는 외부 전선(미도시)을 통하여 지면에 접지하거나 직접 신체에 접지할 수 있다. 제어부(700)는 또한 로직유닛(703)을 포함하는데, 이것은 심전도를 분석하고, 전/자기장의 발생에 관해 미리 입력된 지시사항이나 조작자가 입력하는 정보를 찾아서, 정확한 시퀀스를 결정한다. 예를 들면, 로직유닛(703)은 전/자기장 발생부(500)가 전/자기장을 발생시키도록 심전도와 동조되는 단속적이고 주기적인 점화 시퀀스를 결정하는데, 예를 들면, 심전도의 T파의 개시 직전, T파의 개시 시, T파의 개시 직후, T파의 개시 후 Q파의 개시 전, P파의 개시 직전, P파의 개시 시, P파의 개시 직후 또는 P파의 개시 후 Q파의 개시 전 등이 있다. 로직유닛(703)은 또한 미리 정해진 세기, 지속 시간 또는 다른 기준에 근거하여 전/자기장을 발생시키도록 되어 있다. 선택적으로, 로직유닛(703)은 치료물질을 대상세포(800)에 최적의 상태로 전달하기 위해 그러한 변수들을 결정하거나 그 변수를 변경하도록 할 수 있다. 이에 더하여, 로직유닛(703)은 어떤 기간, 예를 들면, 상기 심전도의 R파의 개시부터 T파의 개시까지, 동안 전/자기장을 발생하지 않도록 할 수도 있다.

제어부(700)에는 작동 스위치(705)를 설치할 수 있고, 이것은 조작이 용이하도록, 조종 메카니즘(415) 가까이 배치하는 것이 좋다. 작동 스위치(705)에는 전/자기장 발생부(500)를 작동시키거나 작동을 멈추게 하기 위해 점멸 장치(on and off mode)를 설치할 수 있다. 그러나, 더 바람직하게는, 작동 스위치(705)를 로직유닛(703)과 동조되도록 하여 전/자기장 발생부(500)의 작동을 상술한 심전도와 동조되도록 하는 것이다. 선택적으로, 작동 스위치(705)는 조작자가 수동으로 전/자기장을 발생시키도록 설치될 수 있다.

실시할 경우에 있어, 본 발명에 따른 의료기기(100)는 카테터(catheter)의 말단이나 그 근처에 전달부(300)와 전/자기장 발생부(500)를 배치시키는 방법으로 통상적인 카테터(catheter)에 수단을 제공할 수 있다. 그러면, 카테터(catheter)는 동맥 또는 정맥을 통해 환자의 몸 안으로 삽입된다. 그리고 나서, 카테터를 본 의료기기(100)의 조종 메카니즘(415)을 사용하여 혈관을 따라 대상세포를 향해 조심스럽게 전진시킨다. 카테터의 말단이 대상세포에 이르렀을 때, 전달부(300)와 전/자기장 발생부(500)을 대상세포(800)나 그 부근에 적절하게 위치시킨다.

전달부(300)와 전/자기장 발생부(500) 모두 완전히 펼친 형태와 오므린 형태를 가지는 펼칠수 있는 구조를 가지도록 구성될 수 있다. 본 의료기기(100)가 환자의 몸에 삽입되었을 때, 전달부(300)와 전/자기장 발생부(500) 모두 오므린 형태가 되도록 하여, 의료기기(100)가 작은 외형을 유지하도록 한다. 이러한 구성은 콤팩트한 의료기기(100)를 만들 수 있는 이점을 제공하여, 더 작은 절개로도 몸 속으로 삽입이 가능하며, 의료기기(100)가 전달되는 혈관에도 최소한의 상처만을 입힌다.

본 의료기기(100)가 대상세포(800)나 그 부근에 적절히 위치하였을 때, 조작자는 전달부(300) 또는 방출부(400)를 조종하여, 치료물질이 저장부(200)로부터 나와, 유체통로(410)를 따라 이동하여, 대상세포(800)의 세포막에 접촉하도록 한다. 일반적으로 물질의 분자 크기가 대상세포(800)의 구멍이나 입구의 크기보다 크므로, 이 상태에서 물질은 효과적으로 그 내부로 전달될 수 없다. 제어부(700)는 심전도를 측정하고, 전/자기장 발생부(500)의 점화 시퀀스를 결정하여, 미리 정해진 전류 또는 전압을 전/자기장 발생부(500)에 공급한다. 그러면, 전/자기장 발생부(500)의 말단에 연결된 전극봉(501)은 대상세포가 고강도 전/자기장의 짧은 펄스를 받게 하여, 대상세포(800)를 죽이지 않고 치료물질이 주입되도록 삼투성을 가지도록 만든다.

도 3은 본 발명에 따르는 전 달부(300)와 전/자기장 발생부(500)의 제 2 실시예의 사시도이다. 전달부(300)와 전/자기장 발생부(500)는 일체로 형성되어 대상세포(800)에 위치된다. 전달부(300)의 말단은 심외막에 삽입되고, 전/자기장 발생부(500)의 전극봉(501)은 심근의 내부와 전달부(300)의 말단 주위에 배치된다. 이 때 짝수개의 전극봉 중 절반이 (+)극을 띠고, 나머지 절반이 (-)극을 띠게 된다.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 의료기기의 다른 형태의 전달부(300)와 전/자기장 발생부(500)를 도시하는 단면도이다. 전달부(300)와 전/자기장 발생부(500)가 일체로 형성되도록 되어 있음에도 불구하고, 전/자기장 발생부(500)는 심내막에 위치한다. 전/자기장 발생부(500)는 평평한 말단으로 된 전극봉(501)을 포함하며, 이는 심막에 접촉하여, 이를 통해 전기가 통하도록 되어있다. 전달부(300)의 말단은 주사침형태(301)를 형성하도록 하여, 심근내에 삽입된다. 주사침(301)은 전진, 후퇴가 가능한 구조로 되어, 조작자가 필요할 때에만 대상세포(800)를 향해 전진하도록 조종할 수 있다. 이 때 전극봉(501)이 (+)극이면 (-)극은 심외막 또는 신체 표면에 접지 형태로 부착되게 된다.

도 5a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 의료기기의 또 다른 형태의 전달부(300)와 전/자기장 발생부(500)를 도시한 횡단면도이다. 여기서 전/자기장 발생부(500)의 전극봉(501)은 오므릴 수 있는 구조로 되어 있어, 조작자가 필요할 때에만 대상세포(800)를 향해 전진하도록 조종할 수 있다. 전극봉(501)의 모양, 크기, 개수와 배치 패턴은 카테터의 모양과 크기, 대상세포(800)의 모양과 크기, 발생되어야 할 전/자기장의 필요한 세기 등과 같은 여러 가지 설계기준에 의한다. 따라서, 적절한 전극봉의 선택은 일반적으로 제작 기술자의 선택의 문제이다.

도 5b 및 도 5c는 도 5a에 도시한 전달부(300)와 전/자기장 발생부(500)의 종단면도이다. 도 5b는 전극봉(501)이 두 개인 경우, 도 5c는 전극봉(501) 네 개인 경우를 도시한 것으로 용도에 따라 적절한 수의 전극봉(501)을 선택할 수 있다. 이 때 짝수개의 전극봉 중 절반이 (+)극을 띠고, 나머지 절반이 (-)극을 띠게 된다.

지금까지의 도면과 그에 따른 설명은 주로 심장세포에 적용되고 심전도와 동조되는 의료기기(100)에 국한되었으나, 본 발명은 다른 세포나 기관에 적용될 수 있고, 다른 생리학적 신호와도 동조될 수 있다. 예를 들면, 근전도(EMG : electro-myogram), 위전도(EGG : eletro-gastrogram), 자궁근전도(EHG : electro- hysterogram), 뇌전도(EEG : electro-encephalogram)등의 신호와 동조될 수 있으며, 이에 국한되지 않고, 대상세포나 기관들의 생리학적 활동을 나타내는 다른 생리학적 전기 또는 비전기 신호와도 동조될 수 있다.

본 발명은 다른 약학적, 의학적 주입 또는 여러 가지 병인학적, 병리학적 기관들의 질병의 치료를 위해 사용되는 다른 통상적인 의료기기에도 또한 적용될 수있다. 예를 들면, 본 발명의 기기(100)는 전기천공 또는 입자 충격을 위한 통상의 생체밖 또는 생체내 기기와 합체될 수 있다.

본 발명의 여러 가지 실시예를 자세한 설명과 함께 기술하였는바, 앞서의 기술은 본 발명을 예시한 것이고 그 범위를 국한하는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 첨부한 청구항의 범위에 의해 한정된다. 다른 실시예, 외관, 이점과 변형들은 다음의 청구범위에 포함된다.

본 발명에 따른 생리학적 신호에 동조되는 의료기기는 대상세포에 치료물질을 전달함에 있어 전기적/자기적 자극을 가하여 세포 내 주입을 용이하게 하며, 그 전기적/자기적 자극을 대상세포에 의한 생리학적 신호와 동조하여 발생시킴으로써 전달의 효율을 증대시키고, 그 안전성을 높이는 효과가 있다.

특히 본 기기는 비교적 저렴한 비용으로, 크게 변형시키지 않고도 다양한 종류의 통상의 의료기기에 제공될 수 있는 효과가 있다.

또한 치료물질뿐만 아니라 유전자, 벡터 등을 전달하여 다양한 질환의 예방, 진단, 치료 등에 사용될 수 있는 효과가 있다.

Claims (20)

1. 적어도 하나의 기단(proximal end)과 말단(distal end)으로 구성되고, 상기 기단과 말단 사이에 유체 전달수단을 제공하며, 상기 유체 전달수단을 통해 치료물질을 이송할 수 있는 전달부;

   상기의 전달부의 말단에 인접하여 설치되고, 주변에 전기장과 자기장 중의 어느 하나(전/자기장)를 발생시킬 수 있는 전/자기장 발생부; 및

   대상 세포와 연관된 생리학적 신호의 적어도 일부분과 시간적으로 동조화되는 전/자기장을 발생시키는 상기 전/자기장 발생부를 조종하는 제어부

   를 포함하여 구성된, 대상세포에 치료물질을 주입하는 의료기기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 치료물질은,

   유전자, 전달벡터, 약물, 안티센스 분자, 올리고-뉴클레오티드, 리보자임 및 DNA효소 중에서 적어도 하나를 포함하는 의료기기.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 유전자는,

   혈관을 생성하는 유전자(angiogenic gene), 세포 주기 조절 유전자(cell-cycle regulatory gene), 세포신축성 조절 유전자(cell-contractility modifying gene), 사이토카인(cytokine) 그리고 DNA백신 중에서 적어도 하나를 포함하는 의료기기.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 전달벡터는,

   DNA 자체, DNA-리포좀 복합체, 아데노-바이러스, 아데노-조합 바이러스, RNA 종양 바이러스(retrovirus), 렌티바이러스 중에서 적어도 하나를 포함하는 의료기기.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 전달부의 기단에 연결되어 유체 전달수단을 이루고, 내부에 상기 치료물질을 저장할 수 있는 저장부를 더 포함하여 구성된 의료기기.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 전/자기장 발생부에 전력을 공급하기 위한 전력공급부를 더 포함하여 구성된 의료기기.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 대상세포가 포유류 심장의 심장세포인 의료기기.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 전/자기장 발생부가,

   상기 대상세포의 적어도 하나와 그 부근을 포함하는 대상영역에 전기를 통할 수 있는 적어도 하나의 전극봉을 포함하는 의료기기.
9. 제 7 항에 있어서, 상기 대상세포들과 연관된 상기 생리학적 신호가 상기 심장의 심전도(ECG : electro-cardiogram)인 의료기기.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 제어부는,

    상기 전/자기장을 단속적, 주기적으로 발생시키는 상기 전/자기장 발생부를 조종하는 의료기기.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 전/자기장은,

    상기 심전도의

    T파의 개시 직전;

    상기 T파의 개시 시;

    상기 T파의 개시 직후;

    상기 T파의 개시 후와 P파의 개시 전;

    상기 P파의 개시 직전;

    상기 P파의 개시 시;

    상기 P파의 개시 직후; 및

    상기 P파의 개시 후와 Q파의 개시 전

    중에서 적어도 하나를 포함하는 시점으로부터, 종점까지의 기간동안 발생되는 의료기기.
12. 제 10 항에 있어서, 상기 제어부는,

    상기 심전도의 R파 개시 시부터 T파 개시 시까지 동안 상기 전/자기장을 발생시키지 않도록 상기 전/자기장 발생부를 조종하는 의료기기.
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