KR100865950B1

KR100865950B1 - 형상기억합금을 이용한 경막외 전극봉

Info

Publication number: KR100865950B1
Application number: KR1020070069539A
Authority: KR
Inventors: 김형일; 신용일; 김효준
Original assignee: 김형일; 신용일; 김효준
Priority date: 2007-07-11
Filing date: 2007-07-11
Publication date: 2008-11-03
Also published as: US20090076566A1

Abstract

본 발명은 뇌 신경기능의 변화를 유도하기 위해 국소적인 대뇌피질에 조절된 전기자극을 제공하여 다양한 원인으로 인한 뇌손상 후 발생한 신경기능 결손의 회복을 촉진할 수 있으며, 체온 미만의 온도에서는 직선의 형태를 유지하고 체온 이상의 온도에서는 미리 기억된 굴곡진 형상으로 변형되는 형상기억합금을 이용함으로써 국소마취만으로도 경막외 삽입이 용이할 뿐만 아니라 넓은 범위의 대뇌피질에 위치시켜 전극을 전달할 수 있으며, 전극전달을 마친 후 제거가 용이한 형상기억합금을 이용한 경막외 전극봉에 관한 것이다.

본 발명에 따른 형상기억합금을 이용한 경막외 전극봉은 대뇌피질을 감싸고 있는 경막 상부에 삽입되어 상기 대뇌피질에 전기적인 자극을 전달하는 경막외 전극봉에 있어서, 형상기억합금으로 형성되는 와이어부재와, 상기 와이어부재의 외측에 형성되어 상기 와이어부재를 절연하는 피복부재와, 상기 피복부재의 외측에 부착되고, 상기 와이어부재와 전기적으로 연결되며, 상기 대뇌피질에 전극을 전달하는 전극패널과, 일단은 상기 와이어부재에 전기적으로 연결되고, 타단은 전기자극기에 연결되어, 상기 와이어부재에 전기를 공급하는 전원코드를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

경막, 대뇌피질, 전극, 와이어부재, 피복부재, 전극패널, 전기자극기

Description

형상기억합금을 이용한 경막외 전극봉{EPIDURAL ELECTRODE USING SHAPE MEMORY ALLOY}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 형상기억합금을 이용한 경막외 전극봉의 사시도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 형상기억합금을 이용한 경막외 전극봉이 형상이 변형된 모습을 보인 사시도.

도 3a 내지 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 형상기억합금을 이용한 경막외 전극봉의 단면도.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 형상기억합금을 이용한 경막외 전극봉의 사용상태도.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 형상기억합금을 이용한 경막외 전극봉의 또 다른 사용상태도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 형상기억합금을 이용한 경막외 전극봉

10 : 와이어부재

12 : 단자

20 : 피복부재

30 : 전극패널

32 : 도체

40 : 전원코드

50 : 전기자극기

100 : 두개골

110 : 경막

120 : 대뇌피질

본 발명은 형상기억합금을 이용한 경막외 전극봉에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 뇌 신경기능의 변화를 유도하기 위해 국소적인 대뇌피질에 조절된 전기자극을 제공하여 다양한 원인으로 인한 뇌손상 후 발생한 신경기능 결손의 회복을 촉진할 수 있으며, 체온 미만의 온도에서는 직선의 형태를 유지하고 체온 이상의 온도에서는 미리 기억된 굴곡진 형상으로 변형되는 형상기억합금을 이용함으로써 국소마취만으로도 경막외 삽입이 용이할 뿐만 아니라 넓은 범위의 대뇌피질에 위치시켜 전극을 전달할 수 있으며, 전극전달을 마친 후 제거가 용이한 형상기억합금을 이용한 경막외 전극봉에 관한 것이다.

뇌 중추신경계에 대한 전기적 자극에 관하여서는 오랜 기간동안 연구가 진행되어 왔다. 연구 초기의 전기적 자극은 반복되는 간질이 발생되는 부분을 찾거나 수술중 뇌기능부의 특히 운동영역, 언어영역 등 뇌의 특정한 부분에 대한 기능적 지도를 얻는데 사용되었다.

최근, 경두개 자기자극 및 경두개 직류전기자극을 통한 뇌 전자기자극 연구에 의하면 우울증, 파킨슨씨병, 뇌졸중 후 기능 손상, 간질, 만성 신경병증성 통증 등의 치료에 효과가 있음이 밝혀졌다.

이는 전기자극이 신경 간의 연결을 활성화하거나 억제시킴으로서 증상 개선에 효과적인 영향을 미쳐 이루어진다. 최근에 전기적 자극이 중추신경계 질환에서 유효하게 작용하는 다른 기전이 제시되었는데, 전기 자극은 뇌경색 초기에 발생하는 '신경인성염증'을 차단할 수 있다.

즉, 대식세포의 침윤을 방지하여 뇌경색으로 인한 세포자살(apoptosis)이 일어나는 부위를 감소시켜서 뇌경색으로 인한 합병증을 줄이고, 삶의 질을 향상시킬 수 있다.

뇌경색은 흔히 뇌의 심부에서 발생하기 때문에 이러한 목적으로 전기자극을 이용할 때는 양극 자극보다 단극 자극이 효과적인 것으로 알려져 있으며, 이러한 단극 또는 양극 신경조절장치는 타당한 치료방법으로 인정되고 있다. 또한 특정한 극성의 전기자극은 세포 표면에 반대극성을 띄는 세포의 응집과 이주억제에 이용될 수 있다.

대뇌피질의 전기자극을 위한 기존의 장비들은 주로 경두개성 자극 장치로 이 러한 장치를 통한 자극은 대뇌피질의 목적부위보다 불필요하게 광범위한 피질에 자극이 전달되는 단점이 있으며, 경두개를 통한 자극으로 인하여 실질적으로 대뇌피질에 원하는 강도의 자극을 하기 위해서는 강한 세기의 자극을 가해야 하는 문제점이 있다.

이러한 단점을 극복하기 위해 경막 외측에 삽입되는 전극이 사용되고 있으나 이것 또한 전극의 크기가 미리 설정되어 있어 전극을 삽입하기 위해서는 광범위한 두피 및 두개골의 절개가 필요하며 이를 위해서 전신마취가 불가피하다.

또한 전기자극 후 전극의 제거를 위해서는 전신마취 하에 두피 및 두개골을 다시한번 절개해야 하는 과정이 반복되어야 함으로써 환자의 불편함과 의료비용의 증가를 초래할 뿐만 아니라 기존의 전극은 제작과정에서 크기의 조절에 따른 금형제작과 공정변화에 따른 제작단가 및 제작과정의 소요시간이 증가되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 뇌 신경기능의 변화를 유도하기 위해 국소적인 대뇌피질에 조절된 전기자극을 제공하여 다양한 원인으로 인한 뇌손상 후 발생한 신경기능 결손의 회복을 촉진할 수 있도록 한 형상기억합금을 이용한 경막외 전극봉을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 체온 미만의 온도에서는 직선의 형태를 유지하고 체온 이상의 온도에서는 미리 기억된 굴곡진 형상으로 변형되는 형상기억합금을 이용함으로써 국소마취만으로도 경막외 삽입이 용이할 뿐만 아니라 넓은 범위의 대뇌피질에 위치시켜 전극을 전달할 수 있도록 한 형상기억합금을 이용한 경막외 전극봉을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 전극전달을 마친 후 제거가 용이한 형상기억합금을 이용한 경막외 전극봉을 제공하는 것이다.

전술한 본 발명의 목적들은 대뇌피질을 감싸고 있는 경막 상부에 삽입되어 상기 대뇌피질에 전기적인 자극을 전달하는 경막외 전극봉에 있어서, 형상기억합금으로 형성되는 와이어부재와, 상기 와이어부재의 외측에 형성되어 상기 와이어부재를 절연하는 피복부재와, 상기 피복부재의 외측에 부착되고, 상기 와이어부재와 전기적으로 연결되며, 상기 대뇌피질에 전극을 전달하는 전극패널과, 일단은 상기 와이어부재에 전기적으로 연결되고, 타단은 전기자극기에 연결되어, 상기 와이어부재에 전기를 공급하는 전원코드를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 형상기억합금을 이용한 경막외 전극봉을 제공함에 의해 달성된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 전술한 와이어부재는 니켈-티타늄계 합금으로 이루어지고, 체온 미만의 온도에서는 직선의 형태를 유지하며 체온 이상의 온도에서는 미리 기억된 형상으로 변형되는 것으로 한다.

본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 전술한 전극패널은 상기 피복부재의 외측 하부에 부착되되, 일정 간격마다 절단되어 형성되고, 절단된 각각의 전극패널 단부는 도체에 의해 상기 와이어부재와 전기적으로 연결되어 상기 전극패널의 일단에서 타단까지 전극이 전달되는 것으로 한다.

이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 형상기억합금을 이용한 경막외 전극봉의 사시도가 도시되고, 도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 형상기억합금을 이용한 경막외 전극봉이 형상이 변형된 모습을 보인 사시도가 도시되며, 도 3a 내지 3b에는 본 발명의 일 실시예에 따른 형상기억합금을 이용한 경막외 전극봉의 단면도가 도시되고, 도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 형상기억합금을 이용한 경막외 전극봉의 사용상태도가 도시되며, 도 5에는 본 발명의 일 실시예에 따른 형상기억합금을 이용한 경막외 전극봉의 또 다른 사용상태도가 도시된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 형상기억합금을 이용한 경막외 전극봉(1)은 대뇌피질(120)을 감싸고 있는 경막(110) 상부에 삽입되어 상기 대뇌피질(120)에 전기적인 자극을 전달하는 경막외 전극봉에 있어서, 형상기억합금으로 형성되는 와이어부재(10)와, 상기 와이어부재(10)의 외측에 형성되어 상기 와이어부재(10)를 절연하는 피복부재(20)와, 상기 피복부재(20)의 외측에 부착되고, 상기 와이어부재(10) 와 전기적으로 연결되며, 상기 대뇌피질(120)에 전극을 전달하는 전극패널(30)과, 일단은 상기 와이어부재(10)에 전기적으로 연결되고, 타단은 전기자극기(50)에 연결되어, 상기 와이어부재(10)에 전기를 공급하는 전원코드(40)를 포함한다.

여기서 와이어부재(10)는 형상기억합금인 니켈-티타늄계 합금으로 이루어지는 것으로, 체온 미만의 온도에서는 직선의 형태를 유지하며 체온 이상의 온도에서는 미리 기억된 형상으로 변형됨으로써 대뇌피질(120)의 넓은 범위에 걸쳐서 전극을 전달할 수 있도록 하는 역할을 하는 것이다.

이러한 와이어부재(10)는 체온 미만의 온도 즉 36.5℃ 미만에서는 직선의 형태를 유지하다가 경막(110) 외측으로 삽입된 후 체온이 전달되어 체온 이상의 온도 즉 36.5℃ 이상이 되면 다수의 굴곡부를 형성하는 굴곡진 형태로 변형된다.

따라서, 좁은 범위의 두피절개 및 두개골 천공만으로도 직선형태의 와이어부재(10)를 용이하게 삽입할 수 있게 된다.

또한, 전술한 와이어부재(10)의 일측에는 전술한 와이어부재(10)와 전기적으로 연결되는 단자(12)가 구비되는데, 이 단자(12)에는 추후에 설명될 전원코드(40)가 연결되고, 이 단자(12)를 통해 와이어부재(10)가 전기를 공급받을 수 있게 된다.

전술한 와이어부재(10)의 외측에는 피복부재(20)가 전체적으로 형성되는데, 이 피복부재(20)는 전술한 단자(12)를 통해 전기를 공급받는 와이어부재(10)를 두개골 또는 주변 생체조직으로부터 절연해 주는 역할을 하는 것으로, 실리콘과 같이 인체에 무해한 절연성 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

전술한 피복부재(20)의 외측에는 전극패널(30)이 부착되는데, 이 전극패널(30)은 전술한 와이어부재(10)와 전기적으로 연결되어 대뇌피질(120)에 직접적으로 전극을 전달하는 역할을 하는 것이다.

이러한 전극패널(30)은 피복부재(20)의 외측 하부에 부착되되, 일정 간격마다 절단되어 형성되는데, 이는 전술한 와이어부재(10)가 미리 기억된 형상으로 변형되는데 있어서 전극패널(30)의 영향을 받지 않기 위함이며, 동시에 와이어부재(10)의 변형시 부착된 전극패널(30)이 와이어부재(10) 상에서 분리되거나 파손되는 것을 방지하기 위함이다.

또한, 전술한 전극패널(30)은, 형상기억합금을 이용한 경막외 전극봉(1)을 경막(110)외로 삽입할 시에 경막(110)과 면접되는 방향으로 위치되도록 함으로써 대뇌피질(120)에 전극전달이 효과적으로 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 절단된 형태로 와이어부재(10)와 부착되는 각각의 전극패널(30) 단부는 도체(32)에 의해 와이어부재(10)와 전기적으로 연결되어 전극패널(30)의 일단에서 타단까지 전극이 전달되도록 형성된다.

전술한 도체(32)는 전극패널(30)이 와이어부재(10) 측으로 연장형성되어 형성될 수도 있고, 와이어부재(10)와 전극패널(30)을 연결하는 전선이 별도로 구비될 수도 있다.

한편, 전술한 단자(12)에는 전원코드(40)가 전기적으로 연결되는데, 이 전원코드(40)는 일단은 전술한 단자(12)를 통해 와이어부재(10)에 전기적으로 연결되고, 타단은 전기자극기(50)에 연결되어 와이어부재(10)에 전기를 공급하는 역할을 하는 것이다.

이러한 전원코드(40)는 경막(110) 외측에 삽입시 일부가 인체 내로 삽입됨에 따라 전술한 피복부재(20)와 마찬가지로 인체에 무해한 절연성 재질로 외부가 피복되는 것이 바람직하다.

이하에는, 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 형상기억합금을 이용한 경막외 전극봉(1)을 이용한 시술방법에 대해 설명한다.

먼저, 시술자는 시술받는 환자의 전기자극 치료부위를 여러가지 임상정보를 종합하여 결정하고 이를 토대로 대뇌피질 자극을 위한 형상기억합금을 이용한 경막외 전극봉(1)이 삽입될 두피 및 두개골(100) 일부를 절개 및 천공한다.

그런 다음, 형상기억합금을 이용한 경막외 전극봉(1)을 절개된 측으로 삽입하는데, 이때 전극패널(30)이 경막(110)과 면접되는 측에 위치되도록 한다.

형상기억합금을 이용한 경막외 전극봉(1)이 완전히 삽입되면, 서서히 체온이 전달되게 되고, 체온 이상의 온도 즉 36.5℃ 이상이 되면 미리 기억되어 있는 형상으로 변형되어 전극을 전달할 폭넓은 범위를 확보하게 된다.

그런 다음, 외부로 노출되어 있는 전원코드(40)의 단부에 전기자극기(50)을 연결하여 치료부위에 따른 치료용 전극패턴에 따른 전기를 공급하게 된다.

공급된 전기는 전원코드(40)를 통해 단자(12)로 유입되고, 단자(12)와 전기적으로 연결되는 와이어부재(10)로 유입되며 도체(32)를 통해 각각의 전극패널(30)에 공급되어 대뇌피질(120)에 전극을 가하게 된다.

치료가 종료된 후에는 가볍게 잡아당겨 줌으로써 손쉽게 형상기억합금을 이용한 경막외 전극봉(1)을 시술부위 내에서 인출하여 제거할 수 있게 된다.

이상에서와 같이, 본 발명에 따른 형상기억합금을 이용한 경막외 전극봉은 대뇌피질에 전기자극을 공급하여 뇌의 신경기능 회복을 증가시킬 수 있는 탁월한 효과가 있다.

또한, 체온 미만의 온도에서는 직선의 형태를 유지하고 체온 이상의 온도에서는 미리 기억된 굴곡진 형상으로 변형되는 형상기억합금을 이용함으로써 국소마취만으로도 경막외 삽입이 용이할 뿐만 아니라 넓은 범위의 대뇌피질에 위치시켜 전극을 전달할 수 있는 장점이 있다.

뿐만 아니라, 전극전달을 마친 후 제거가 용이한 장점이 있다.

Claims

대뇌피질을 감싸고 있는 경막 상부에 삽입되어 상기 대뇌피질에 전기적인 자극을 전달하는 경막외 전극봉에 있어서,

형상기억합금으로 형성되는 와이어부재;

상기 와이어부재의 외측에 형성되어 상기 와이어부재를 절연하는 피복부재;

상기 피복부재의 외측에 부착되고, 상기 와이어부재와 전기적으로 연결되며, 상기 대뇌피질에 전극을 전달하는 전극패널; 및

일단은 상기 와이어부재에 전기적으로 연결되고, 타단은 전기자극기에 연결되어, 상기 와이어부재에 전기를 공급하는 전원코드;를 포함하여 이루어지며,

상기 전극패널은 상기 피복부재의 외측 하부에 부착되되, 일정 간격마다 절단되어 형성되고, 절단된 각각의 전극패널 단부는 도체에 의해 상기 와이어부재와 전기적으로 연결되어 상기 전극패널의 일단에서 타단까지 전극이 전달되는 것을 특징으로 하는 형상기억합금을 이용한 경막외 전극봉.
청구항 1에 있어서,

상기 와이어부재는 니켈-티타늄계 합금으로 이루어지고, 체온 미만의 온도에서는 직선의 형태를 유지하며 체온 이상의 온도에서는 미리 기억된 형상으로 변형되는 것을 특징으로 하는 형상기억합금을 이용한 경막외 전극봉.
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