KR100411502B1 - 전기 또는 약제로 신체 조직을 치료하기 위한 기구 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 치료될 신체 조직 또는 기관에 이식된 장치가 목표 영역으로 전기적 전류 또는 약제를 방출하도록 초음파 진동을 사용하여 전기적 에너지 또는 약제를 신체 조직 또는 기관으로 이동하기 위한 치료학적 장치 및 치료학적 방법에 관한 것이다.

Description

전기 또는 약제로 신체 조직을 치료하기 위한 기구 및 방법{Apparatus and method for treating body tissues with electricity or medicaments}

본 발명은 일반적으로 목표 조직에 치료상의 이득을 주기 위해 살아있는 동물 또는 인간의 신체내에 이식되는 장치에 관한 것이다. 좀더 상세하게는, 본 발명은 신체 조직 또는 기관을 선택적으로 전기적으로 자극하고 또한 목표 조직 또는 기관에 약제를 전달하기 위한 장치와 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 치료될 조직 또는 기관 내에 특정 활동의 감지와 전기적 자극 또는 의약제를 감지된 활동 사이트로 이동하기 시작하는 사이의 시간을 감소시킨 개선된 치료방법을 제공한다.

많은 병들, 즉 뇌 질환 및 어떤 형태의 마비는 전기적인 자극 또는 뇌 또는 신체의 특정 위치로 이동되는 국부적 약물에 의해 치료된다. 종래의 치료장치와 절차의 단점은 종래의 치료장치가 크고, 그들의 배치는 환자에게 피해를 일으킬 수 있다는 것이다. 다른 종래의 치료 장치와 절차의 단점은 장치가 자주 이식되고, 조절 시그널 또는 에너지 공급을 위해 외부와 연결된 채로 유지되어야만 한다. 또 다른 종래의 치료 장치와 절차의 단점은 목표 조직으로의 약물 이동이 환자에게 외상을 일으킬 수 있고, 목표 조직으로 정확하게 이동될 수 없다는 것이다. 또 다른 종래 과정의 다른 단점은 외부로의 물리적 연결과 외부 물체의 조직에 반복적인 침입과 도입을 필요로 하여 환자에게 반복되는 외상이 감염의 가능성을 증가시킨다. 그러나, 종래의 장치와 절차의 다른 단점은 그러한 전기적 자극 또는 약물의 이동에 대한 요구를 지시하는 치료될 조직 또는 기관에 의해 발생되는 자극 및 일어나는 현상에 대한 전기적 자극 또는 약물의 정확한 이동시간을 제공하지 못한다는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 목표 지역에 큰 손상을 일으키지 않고 외부 즉, 환자의 몸 외부에 연결을 필요로 하지 않고, 신체 즉 뇌의 목표 조직에 시간에 걸쳐 전기적 자극을 선택적으로 가하는 기구 및 방법을 제공하는 것이다. 선택적인 자극은 시간과 기하학적으로 특징이 있고, 특정 위치에서 조직 활동에 의해 일으켜질 수 있다. 또한 본 발명은 목표 지역에 큰 손상을 일으키지 않고 외부 즉, 환자의 몸 외부에 연결을 필요로 하지 않고, 신체 즉 뇌의 목표 조직에 시간에 걸쳐 약제를 선택적으로 이동하는 기구 및 방법을 제공하는 것이다.

도 1은 목표 조직에 전기 자극을 가하기 위한 본 발명의 장치를 나타낸 것이다.

도 2는 목표 조직에 약제를 전달하기 위한 본 발명의 장치를 나타낸 것이다.

도 3은 도 1에 나타난 장치의 다른 실시태양을 나타낸 것이다.

도 4는 도 2에 나타난 장치의 다른 실시태양을 나타낸 것이다.

도 5는 도 1에 나타난 장치의 다른 실시태양을 나타낸 것이다.

도 6은 도 2에 나타난 장치의 다른 실시태양을 나타낸 것이다.

도 7은 목표 조직에 약제를 전달하기 위한 본 발명의 장치의 다른 실시태양을 나타낸 것이다.

본 발명의 목적은 목표 지역에 큰 손상을 일으키지 않고 외부 즉, 환자의 몸 외부에 연결을 필요로 하지 않고, 신체 즉 뇌의 목표 조직에 시간에 걸쳐 전기적 자극을 선택적으로 가하는 기구 및 방법을 제공하는 것이다. 선택적인 자극은 시간과 기하학적으로 특징이 있고, 특정 위치에서 조직 활동에 의해 일으켜질 수 있다.

본 발명의 다른 목적은 목표 지역에 큰 손상을 일으키지 않고 외부 즉, 환자의 몸 외부에 연결을 필요로 하지 않고, 신체 즉 뇌의 목표 조직에 시간에 걸쳐 약제를 선택적으로 이동하는 기구 및 방법을 제공하는 것이다.

그러나 본 발명의 다른 목적은 초음파 진동에 의해 치료용 전압과 전류양으로 전기적 전류를 발생시킬 수 있는 장치를 준비; 치료될 조직의 부근에 장치를 배치; 및 치료 전압과 암페어에서 전기적 전류를 발생시키기 위해서 장치에 충분한 시간 및 양으로 초음파 진동을 가함의 단계로 구성된 신체 조직을 치료하는 방법을 제공하는 것이다.

더욱이, 본 발명의 목적은 약제 저장 구간을 제공하는 하우징(housing)을 포함하는 신체 조직을 치료하기 위한 장치를 제공하는 것이다. 진동 멤버는 하우징에 부착되고, 약제 저장 구간과 서로 통해 있고 초음파 자극에 대하여 진동하는 것에 적응한다. 약제 포트(port)는 하우징 안에 배치되고, 약제 저장 구간과 유동적인 전달이 이루어지고 약제가 구간으로 도입되고 포함되도록 적응한다. 더욱이 약제 포트는 외부 고주파수 자극에 대하여 약제를 구간에서 펌프하는 "펌핑(pumping)" 동작을 형성하는 회전 멤버의 회전에 대하여 약제를 약제 저장 구간으로부터 선택적으로 방출하는 것에 적응한다.

여전히, 본 발명의 다른 목적은 약제 저장 구간에서 제공되는 하우징을 구성하는 장치를 제공하는 단계를 포함한 신체 조직을 치료하는 방법을 제공하는 것이다. 회전 멤버는 하우징에 부착되고, 약제 저장 구간과 유동적인 전달이 이루어지며, 초음파 자극에 대하여 회전하는 것에 적응한다. 약제 포트(port)는 하우징 안에 배치되고, 약제 저장 구간과 유동적인 전달이 이루어지고 약제가 구간으로 도입되고 포함되도록 적응한다. 더욱이 약제 포트는 회전하는 멤버의 회전에 대하여 약제 저장 구간으로부터 약제를 선택적으로 방출하도록 적응한다. 작동에서, 약제는 약제 포트를 통하여 도입되고, 약제 저장 구간으로 도입된다. 장치는 치료되어질 조직의 근처에 배치되고, 바람직한 양의 약제가 약제 포트를 통하여 약제 저장 구간으로부터 치료되어질 조직으로 배출되도록 회전 멤버가 회전하기에 충분한 시간의 양의 초음파 진동을 필요로 한다.

그러나, 본 발명의 목적은 치료되어질 조직 또는 기관 예를 들어, 뇌와 전달하는 센서 또는 센서 어레이를 제공하는 것이다. 센서는 전기적 자극 또는 약제의 이동에 대한 요구를 지시하는 치료되어질 조직 또는 기관에 의해 발생되는 감지된 자극에 대하여 미리 결정된 전기적 자극 또는 약제를 치료될 조직 또는 기관으로 선택적으로 이동하도록 적응된 하나 또는 그 이상의 장치와 통해 있다. 특히 바람직한 실시태양에서, 자극은 하나의 조직에서 예를 들어, 뇌 또는 신경에 감지되고, 자극은 다른 조직 예를 들어, 마비된 다리 근육에서 일어난다.

미니어처 회전 세라믹 모터(Miniature Oscillating Ceramic Motors: OCM)는 이 분야에서 잘 알려져 있고, 여기에 참고문헌으로 포함된 Zumeris의 미국 특허 제5,453,653호 명세서에 개시되어 있다. 이 모터는 매우 작게 어떤 모양으로도 만들어 질 수 있고, 모터가 작동할 때 모터가 접촉 표면을 따라 "크롤(crawl)"하고 접촉 표면에 대하여 위치를 바꿀 수 있도록 충분한 마찰을 발생시키기 위한 충분한 표면 접촉에 의해 작동한다. 모터는 물의 환경에서 작동하도록 충분히 절연될 수 있다. 모터의 작은 사이즈와 낮은 에너지 수준은 특히 생물 유기체의 내부에 사용하는데 적당하게 한다.

도 1은 전기적 자극을 목표 조직에 제공하는 발명에 사용된 세라믹 모터의 실시태양을 나타낸 것이다. 전기 자극 장치 1은 전극들 2를 가지고 있다. 보통 사용에서, 전기는 전기 자극 장치 1에 초음파 범위에서 회전을 발생시키는 전극 2에 가해진다. 종래의 전기 모터가 돈다면, 전기를 생성할 수 있다는 것은 잘 알려져 있다. 비슷하게, 세라믹 모터가 초음파로 진동된다면 전기적 전류는 전극 2로부터 발생되어 방출된다. 세라믹 모터는 전기적 에너지를 진동으로 변환시키는 2차 압전효과에 따라 작동하고, 반대로 세라믹 진동에 의한 전류 발생은 진동을 전기적 에너지로 변환시키는 1차 압전효과와 일치한다. 본 발명의 다양한 실시태양에서 사용된 주파수는 특정 적용 지시(specific applications dictate)에 따라 다르다. 넓은 범위의 주파수, 예를 들어 라디오파(rf) 또는 초음파(us)는 치료될 조직의 형태와 위치에 따라 사용될 수 있고, 조직의 형태와 양은 고주파수 진동이 통과할 수 있어야만 한다.

뇌 시스템과 신체의 다른 곳에서 신경 세포의 자극은 다양한 병, 예를 들어 생물학적 활성이 손상된 근육의 활동을 치료하는데 바람직하다. 적용에서, 장치는 카테테르 이동 또는 외과적인 이식과 같은 종래의 과정을 사용하여 치료될 목표 지역, 예를 들어 뇌에 이동될 수 있다. 전기적 자극 장치 1은 작기 때문에, 환자에게 최소의 외상이 있다. 게다가, 전기적 자극 장치 1은 제자리에 위치하기 때문에, 반복적인 침입, 예를 들어 목표 지역으로부터 반복적으로 지침 또는 전극의 도입 및 제거에 의한 합병증 또는 조직 손상을 줄일 수 있다. 더욱이, 이식된 후에 외부에 연결되어 전기 자극 장치 1이 남아 있을 필요가 없기 때문에, 외부에 연결되어 일어날 수 있는 합병증, 예를 들어 감염의 가능성이 감소된다.

일단 전기 자극 장치 1가 제자리에 놓이면, 초음파 진동 8을 선택적으로 발생시키는 수단 10으로부터 초음파 에너지 8를 받게 되고, 이로인해 전기자극 장치 1가 진동되고 전극 2으로부터 전기가 발생된다. 전극 2는 치료의 효과를 최대화하기 위해 특정 적용 지시로서 장치 위에 크기가 측정되어 배치될 수 있다. 전기적 자극 장치 1 및 치료 시간은 바람직한 전위와 암페어에서 특정 적용 지시로서 바람직한 시간 동안 전기를 발생시키도록 변형될 수 있다.

도 2는 발명에 따라 만들어진 약제 이동 장치 3을 나타낸 것이다. 도 2는 약제 6을 저장하기 위하여 약제 저장 구간 5를 지닌 하우징 4를 지니는 약제 이동 장치 3을 나타낸 것이다. 또한 하우징 4은 초음파 자극 8에 대하여 회전 진동하는 물질로 구성된 회전 멤버 7을 지닌다. 회전 멤버 7은 회전멤버 7이 약제 저장 구간 5에 저장된 약제 6과 접촉하기 위해 약제 저장 구간 5와 연결되어 있다. 또한 하우징 4는 약제 저장 구간 5와 유동적으로 전달되는 약제 포트 9를 지닌다. 약제 포트 9는 약제 6이 약제 저장 구간 5로 도입되도록 하고, 더욱이 회전 멤버 7이 회전 진동할 때 약제 6은 약제 저장 구간 5로부터 방출되도록 한다. 이러한 목적에 적당하게 이 분야의 당업자들에게 잘 알려진 다양한 범위의 포트 또는 벨브가 사용될 수 있으나, 바람직한 실시태양에서는 도 2에서 나타난 탄력 플랩(elastic flap) 벨브가 사용된다.

작동에 있어서, 의사들은 약제 6을 약제 포트 9를 통하여 약제 저장 구간 5로 도입할 수 있다. 그런 후, 약제 이동 장치는 이전에 논의된 종래의 방법을 사용하여 목표 지역으로 도입된다. 도 2에 나타난 바와 같이, 의사들은 약제 이동 장치 3에 선택적으로 초음파 진동 8을 회전 멤버 7로 발생시키고 전달하기 위해 수단 10에 의해 발생되는 초음파 에너지 8을 가한다. 회전 멤버 7에 충돌하는 초음파 에너지 8은 회전 멤버 7을 도 2에 나타난 바와 같이 회전 진동하게 한다. 이것은 적당한 양의 약제 6이 목표 지역으로 약제 포트 9를 통하여 약제 저장 구간 5로부터 방출되게 한다. 장치 3을 초음파 진동 8에 노출시키는 시간은 특정 적용 지시에 따라 변할 수 있고, 치료될 목표 지역, 이동될 약제 6의 양 및 조성, 예를 들어 고체 또는 액체 및/또는 약제 6의 점도와 같은 인자에 의존한다.

전기 자극 장치 1과 약제 이동 장치 3을 이용하는데 있어서, 초음파 진동 10을 발생시키기 위한 수단은 상호적으로 작동되고, 미리 결정된 고정 시간동안, 예를 들어 10초, 미리 결정된 간격으로, 예를 들어, 매 시간에 센서 11로부터 받은 시그널에 대하여 자동적으로 작동하게 된다.

특히 바람직한 실시태양에서, 하나 또는 그 이상의 센서 11은 요구되는 치료량과 치료에 대한 요구를 지시하는 다양한 미리 선택된 생리학적 활동도 및 파라미터가 처리되는 조직을 모니터 하기 위해서 도 1∼6에 나타난 것처럼 장치 1 및 3과 결합하여 이용된다. 이런 생리학적 활동도 및 파라미터들은 제한되는 것은 아니지만, 예를 들어 신경학적 활동도의 변화, 온도, 압력, 목표 영역으로부터 유체 방출, 방출의 화학적 조성 및 치료될 조직에서의 화학적 변화들을 포함한다.

센서 또는 센서 11은 특정 적용 지시로서 치료될 조직 또는 기관의 위에 또는 안에 여러 지점에 이식될 수 있다. 대신에, 센서는 도 3∼6에 나타난 것처럼 장치들 1 및 3 위에 배치될 수 있다. 센서는 이미 논의된 것처럼 선택적으로 초음파 진동 8을 발생시키고 전달시키기 위하여 수단 10과 통할 수 있게 한다. 센서 11과 초음파 진동 8을 발생시키기 위한 수단 10 사이의 전달은 예를 들어 전기적 리드(lead)에 의한 직접 전달일 수 있으나, 바람직한 실시태양에서 전달 13은 라디오 트랜스미션(transmission)을 거쳐 일어난다. 센서와 초음파 진동을 발생시키기 위한 수단 10 사이의 라디오 트랜스미션은 환자에게 불편함을 감소시키고, 또한 와이어 연결이 필요하지 않기 때문에 감염의 가능성을 줄인다.

작동에 있어서, 센서 11은 치료될 조직 또는 기관의 생리학적 파라미터를 모니터하고 이런 생리학적 파라미터에서의 변화를 감지한다. 변화를 감지할 때, 센서 11은 초음파 진동 8을 발생시키기 위해서 수단 10으로 시그널을 보낸다. 센서로 11로부터 받은 시그널에 대해, 초음파 진동 8을 발생시키기 위한 수단 10은 이미 논의된 것처럼 치료될 조직 또는 기관에 바람직한 치료를 하기 위하여 장치에 충분한 시간동안 초음파 시그널 8을 발생시킨다. 초음파 시그널이 발생되는 시간은 고정되거나 센서 11에 의해 감지된 생리학적 변화에 의존하여 선택적으로 변할 수 있고, 센서 11에 의해 감지된 생리학적 변화의 유형의 기능과 정도에 따라 변할 수 있다. 특히 바람직한 실시태양에서, 초음파 진동 8을 발생시키기 위한 수단 10은 감지된 생리학적 변화의 유형과 정도에 의존하여 치료된 조직 또는 기관에 필요한 전기 또는 약제의 양을 계산하는 수단 12를 지닐 수 있다. 발생되는 초음파 진동 8의 존속기간 변화는 치료될 조직 또는 기관에 이동될 전기 또는 약제의 양을 변화시키고 조절한다. 그러므로, 이 실시태양은 목표 지역에 필요한 치료량을 빠르게 계산하여 빠른 이동을 제공하는 자체-모니터링(self-monitoring) 및 자체-이동(self-delivering) 시스템을 제공한다. 또한 초음파 진동 8을 제공하기 위한 수단 10은 한 개의 모니터링, 투약분 계산 및 투여 시스템을 제공하기 위해도 5 및 6에 나타난 것처럼 장치 1 및 3 위에 배치될 수 있다.

대신에 감지는 하나의 조직에서, 예를 들어 뇌 또는 신경에서 일어날 수 있고, 자극은 다른 조직, 예를 들어 마비된 근육에서 일어날 수 있다.

본 발명의 장치와 방법은 특정 환경 지시로서 넓은 범위의 치료를 위해 변경되거나 적응될 수 있고, 특히 바람직한 실시태양에서 더욱 상세하게는 마비증의 경우이다. 예를 들어, 사람의 다리가 마비되었을 때, 자극기는 다리 근육과 통할 수 있다. 자극기는 예를 들어 사람의 팔 위에 위치하고 또는 통할 수 있는 센서에 대하여 근육에 자극을 일으킨다. 센서는 개인 팔의 운동에 대하여 적응될 수 있다. 그러므로, 개인이 그의 다리 근육을 움직이기 원했을 때, 그는 미리 결정된 거리 또는 미리 결정된 방향으로 그의 팔을 자발적으로 움직여 그렇게 할 수 있는 것이다. 팔에서 센서는 팔의 운동을 감지하고 개인의 다리에서 근육과 통하 는 자극기에서 전달하는 시그널을 발생시킨다. 이것은 개인이 근육에 자극을 선택으로 발생시키고, 개인이 다리 근육을 선택적으로 움직일 수 있도록 한다.

도 7은 약제를 목표 조직으로 이동시키기 위한 발명에 따라 만들어진 약제 이동 장치 3을 나타낸 것이다. 도 7은 약제 이동 장치 14가 저장 약제 6을 위한 하나 또는 그 이상의 약제 저장 구간 버블 16을 지닌 하우징 15를 지닌 것을 나타낸 것이다. 버블 16은 초음파 자극 8에 대해 선택되어 파열되는 이 분야에서 당업자에게 잘 알려진 물질로 제조된다. 또한 하우징 15는 약제 저장 구간 버블 16과 유동적으로 통하는 하나 또는 그 이상의 약제 포트 17을 지닐 수 있다. 약제 포트 17은 약제가 약제 저장 구간 버블 16으로 도입되도록 한다. 이 목적에 적당하게 이 분야에서 당업자들에게 잘 알려진 매우 다양한 포트 또는 벨브들은 이전에 논의된 것처럼 사용될 수 있다.

작동에 있어서, 의사들은 약제 6을 약제 포트 17을 통하여 약제 저장 구간 버블 16으로 도입한다. 그런 후 약제 저장 장치 14는 이전에 논의된 것처럼 종래의 방법을 사용하여 목표 지역에 도입된다. 의사들은 이전에 논의된 것처럼 선택적으로 약제 이동 장치 14에 초음파 에너지를 가할 수 있다. 버블 16 위에 충돌한 초음파 에너지는 버블 16을 파열시킨다. 이것은 바람직한 양의 약제 6을 목표 지역으로 약제 저장 구간 버블 16으로부터 방출되도록 한다. 장치 14가 초음파 진동에 노출되는 시간은 특정 적용 지시에 따라 변할 수 있고, 치료될 목표 지역, 이동될 약제 6의 양, 조성, 예를 들어 고체 또는 액체 및/또는 약제 6의 점도 및 약제 구간 버블 16을 만드는데 사용된 물질의 타입과 같은 요인에 의존한다. 다른 실시태양에서, 약제 포트는 사용되지 않는다. 대신에, 약제 6은 버블 16인 하우징 15가 부착되기 전에 하우징 15와 버블 16 사이에 배치된다.

본 발명의 장치와 방법은 예를 들어 종래의 방법으로부터 일어날 수 있는 감염과 같은 합병증의 위험을 줄이고 조직에 최소의 침해를 주는 전기적 및 약제 자극을 제공하는 것이다. 발명이 제한된 실시태양에 대해 기술되었을 지라도, 발명은 많은 변수, 변형 및 다른 적용이 가능하다.

본 발명의 효과는 목표 지역에 큰 손상을 일으키기 않고 외부 즉, 환자의 몸 외부에 연결을 필요로 하지 않고, 신체 즉 뇌의 목표 조직에 시간에 걸쳐 전기적 자극을 선택적으로 가하는 기구 및 방법을 제공한다. 선택적인 자극은 시간과 기하학적으로 특징이 있고, 특정 위치에서 조직 활동에 의해 일으켜 질 수 있다. 또한 본 발명은 목표 지역에 큰 손상을 일으키지 않고 외부 즉, 환자의 몸 외부에 연결을 필요로 하지 않고, 신체 즉 뇌의 목표 조직에 시간에 걸쳐 약제를 선택적으로 이동하는 기구 및 방법을 제공한다.

Claims (14)

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10. a) 약제 저장 구간을 제공하는 하우징; b) 하우징에 부착되고 약제 저장 구간과 서로 통해 있고 초음파 자극에 대하여 진동하는 것에 적응된 회전 멤버; c) 하우징 안에 배치되고 약제 저장 구간과 유동적인 전달이 이루어지고, 약제가 약제 저장 구간으로 도입되고 포함되도록 적응되고, 더 나아가 회전 멤버의 회전에 대해 약제 저장 구간으로부터 약제를 선택적으로 방출하도록 적응된 약제 포트; 및 d) 신체 조직에 의해 발생되는 미리 선택된 자극을 받도록 적응되고, 신체 조직에 의해 발생되는 미리 선택된 자극에 대해 초음파 진동을 회전 멤버에 선택적으로 발생시키고 전달하는 수단에 선택적으로 에너지를 전하고 통할 수 있는 센서 수단으로 구성된 신체 조직을 치료하기 위한 장치에 있어서, 상기 센서에 의해 감지된 생리학적 변화의 유형 기능과 정도로서 초음파 진동수의 존속기간을 계산하고, 센서와 교통하여 초음파 진동을 선택적으로 발생 전달하기 위한 초음파 진동수의 존속기간을 계산하는 수단을 더욱 포함함을 특징으로 하는 신체 조직을 치료하기 위한 장치
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12. a) 약제 저장 구간을 제공하는 하우징; b) 하우징에 부착되고 약제 저장 구간과 서로 통해 있고 초음파 자극에 대하여 진동하는 것에 적응된 회전 멤버; c) 하우징 안에 배치되고 약제 저장 구간과 유동적인 전달이 이루어지고, 약제가 약제 저장 구간으로 도입되고 포함되도록 적응되고, 더 나아가 회전 멤버의 회전에 대해 약제 저장 구간으로부터 약제를 선택적으로 방출하도록 적응된 약제 포트; 및 d) 회전 멤버에 초음파를 선택적으로 발생시키고 전달하고, 하우징 안에 배치된 초음파 진동을 발생시키고 전달하기 위한 수단; 및 e) 신체 조직에 의해 발생되는 미리 선택된 자극을 받도록 적응되고, 신체 조직에 의해 발생되는 미리 선택된 자극에 대해 초음파 진동을 회전 멤버에 선택적으로 발생시키고 전달하는 수단에 선택적으로 에너지를 전하고 통할 수 있는 센서 수단으로 구성된 신체 조직을 치료하기 위한 장치
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