KR101048084B1 - 비침습형 뇌골 임플란트 - Google Patents

Abstract

비침습형 뇌골 임플란트가 개시된다. 유체 주입구 및 상기 유체 주입구와 연결된 캐비티(cavity)를 내포하는 플렉시블 파우치(flexible pouch); 상기 유체 주입구의 외주연에서 상기 플렉시블 파우치를 지지하는 홀더; 및 상기 플렉시블 파우치의 외부에 형성된 뇌 자극 전극부를 포함하고, 상기 플렉시블 파우치는 상기 유체 주입구를 통해 주입되는 유체에 의하여 팽창 가능한 것을 특징으로 하는 비침습형 뇌골 임플란트가 제공된다. 이에 의하면, 뇌골에 삽입된 뇌골 임플란트의 파우치를 팽창시킴으로써, 뇌 자극 전극부를 뇌에 밀착시킬 수 있어 뇌에 대한 침습 없이도 확실한 시술 효과를 거둘 수 있다.

뇌골, 임플란트, 뇌 자극 전극

Description

비침습형 뇌골 임플란트 {non-invasive brain-sulcus implant}

본 발명은 비침습형 뇌골 임플란트에 관한 것이다.

생명 활동의 중추로서 신경계에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 신경계 이상은 보다 많은 질병에 대한 원인으로서 지목되고 있다. 일 예로, 파킨슨병은 팔 다리의 떨림 증상, 근육 경직, 운동 완서의 세가지 대표적인 증상을 보이는 만성 진행성 신경 질환이다.

파킨슨병과 신경계 이상에 대한 치료 방법으로서, 뇌심부자극(deep-brain stimulation)과 같은 기법들이 사용되어 왔다. 뇌심부자극술은 손상된 뇌 부위에 전극을 이식하여 전기적인 자극을 인가함으로써 파킨슨병의 대표적 증상인 근육 떨림 등을 바로 잡을 수 있다. 그러나, 일반적으로 이식되는 전극은 단단한 성질을 띠고 있어 이식한 지 수개월이 지나면 그 기능이 퇴화될 뿐 아니라 인근 뇌조직을 손상시킨다는 것이다.

앞서 살펴본 바와 같이 종래의 뇌 자극 임플란트는 패치형(patch type), 투 과형 및 삽입형 전극 기술에 기초한다. 이들 중 패치형 전극은 그 특성상 뇌의 깊이에 따른 자극효과가 떨어지고, 투과형이나 삽입형 전극은 침습적 방식에 의한 해당 삽입 부위의 뇌조직 손상이 불가피하고, 삽입 후 뇌조직 내 고정이 불안정하다는 문제가 있다.

이러한 이유들은 뇌 자극 임플란트 기술의 대중화에 장애가 되어, 뇌 자극 임플란트는 동물을 대상으로 한 연구 단계에 머물거나, 임상적 적용에 있어서 환자의 상태가 상당히 위급하여 다른 임상적인 방법이 없을 경우에 주로 적용되고 있다. 따라서, 뇌 조직에 가해지는 영향을 최소화 하면서도, 전기 자극을 정확히 전달할 수 있는 뇌 자극 임플란트의 개발이 요구된다.

본 발명은 팽창 가능한 플렉시블 파우치를 이용하여 뇌 조직에 가해지는 침습을 최소화하면서도 전기 자극을 확실히 전달할 수 있는 뇌골 임플란트를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 유체 주입구 및 유체 주입구와 연결된 캐비티(cavity)를 내포하는 플렉시블 파우치(flexible pouch); 유체 주입구의 외주연에서 플렉시블 파우치를 지지하는 홀더; 플렉시블 파우치의 외부에 형성된 뇌 자극 전극부를 포함하고, 플렉시블 파우치는 유체 주입구를 통해 주입되는 유체에 의하 여 팽창 가능한 것을 특징으로 하는 비침습형 뇌골 임플란트가 제공된다.

뇌골 임플란트의 플렉시블 파우치는 절연성을 가진 의료용 고분자 물질로 이루어질 수 있다. 파우치를 구성하는 의료용 고분자 물질은 PTFE(4불화에틸렌 수지). 폴리에틸렌(PE), 염화비닐중합체(PVC) 및 폴리디메틸실록산(PDMS)로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 그들의 혼합물을 포함할 수 있다.

플렉시블 파우치는 2개 이상의 레이어를 포함할 수 있다. 플렉시블 파우치는 그 내측에 캐비티에 접하는 제1 파우치 레이어 및 제1 파우치 레이어의 외부에 형성되고 뇌 자극 전극부가 형성된 제2 파우치 레이어를 포함할 수 있다.

뇌골 임플란트는 뇌에 전기적인 자극을 전달하기 위한, 뇌 자극 전극부를 구비할 수 있다. 뇌 자극 전극부는 복수 개의 나노 사이즈(nano-size) 돌기 형태의 전극을 포함할 수 있다. 나노 사이즈 돌기 형태 전극은 스테인리스 스틸 등의 금속 재료 또는 전기 전도성 플라스틱 등의 고분자 물질을 이용하여 형성될 수 있다. 한편, 뇌골 임플란트의 뇌 자극 전극부는 복수 개의 전극 행렬을 포함할 수 있다.

이와 같이 본 발명에 의한 뇌골 임플란트는 뇌골에 삽입된 후 이어지는 유체 주입에 의하여 팽창되는 파우치를 이용함으로써 뇌 자극 전극부를 뇌골의 표면에 밀착시킬 수 있다. 이를 통해 종래의 뇌 자극 기법에서 발생하는 뇌 조직 손상 문제를 방지하고, 뇌 자극 효과의 극대화를 도모할 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 팽창 가능한 플렉시블 파우치를 이용하여 뇌 조직에 가해지는 침습을 최소화하면서도 전기 자극을 확실히 전달하는 뇌골 임플란트를 제공할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 비침습형 뇌골 임플란트의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 뇌골 임플란트의 단면도이다. 도 1을 참조하면 홀더(100), 유체 주입구(102), 플렉시블 파우치(110), 뇌 자극 전극부(120), 제1 전극 행렬(122), 제2 전극 행렬(124), 제3 전극 행렬(126), 캐비티(130)가 도시되어 있다.

홀더(100)는 플렉시블 파우치(110)를 지지하는 부분이다. 도 1을 참조하면 홀더(100)는 플렉시블 파우치(110)의 유체 유입구(102) 측과 결합되어 있으며, 플렉시블 파우치(110)의 유체 유입구(102)는 홀더(100)를 관통하여 임플란트의 외부와 연결된다.

따라서, 홀더(100)는 유체 유입구를 통하여 캐비티에 주입하는 유체를 주입하는 기구와의 연결을 제공할 수 있다. 캐비티로의 유체 주입은 주사기 등을 이용하여 이루어질 수 있으며, 홀더(100)를 관통하여 연장되는 유체 유입구는 이와 같은 주입 장치와 공통된 규격으로 제작될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서 홀더(100)는 뇌골의 폭 보다 넓은 폭을 가질 수 있다. 이와 같이 폭이 넓은 홀더(100)는 임플란트가 뇌골로 지나치게 삽입되는 것을 방지할 수 있다.

홀더(100)는 플렉시블 파우치(110)를 구성하는 물질과 동일한 물질로 구성될 수 있다. 대표적인 물질의 예로서 의료용 고분자 등의 물질이 사용될 수 있다. 이러한 물질에 대하여는 플렉시블 파우치(110)에 대한 설명에서 다시 한번 언급될 것이다.

한편, 홀더(100)가 반드시 플렉시블 파우치(110)와 별개로 형성되어야 할 필요는 없다. 홀더(100)는 플렉시블 파우치(110)와 일체로 성형될 수 있다. 이러한 경우에 유체의 유입으로 실질적으로 팽창하는 부분을 플렉시블 파우치(110)라고 규정함으로써, 홀더(100)와 플렉시블 파우치(110)의 구별이 이루어질 수 있다.

또한, 뇌골 임플란트는 유체의 주입 후에 그 압력을 유지하기 위한 수단으로서 유체 유입구(102)를 밀봉하는 수단을 더 포함할 수 있다. 이는 본 발명의 핵심 적인 사항이 아니므로 자세한 설명은 생략한다.

플렉시블 파우치(110)는 신축성을 가지는 주머니로서 뇌 자극 전극부(120)를 지지한다. 그 내부에 캐비티를 포함한다. 플렉시블 파우치(110)는 유체 주입구를 통하여 캐비티에 주입되는 유체의 압력에 의하여 팽창함으로써 뇌 자극 전극부(120)를 뇌골에 밀착시키는 역할을 수행한다.

플렉시블 파우치(110)는 의료용 고분자를 포함하여 성형될 수 있다. 사용될 수 있는 의료용 고분자 물질 들로는 PTFE(4불화에틸렌 수지). 폴리에틸렌(PE), 염화비닐중합체(PVC) 및 폴리디메틸실록산(PDMS) 등이 있다. 홀더(100) 또한 플렉시블 파우치(110)와 동일한 물질로 이루어질 수 있으며, 홀더(100)와 플렉시블 파우치(110)가 하나로 성형된 물체의 각 부분을 지칭하는 명칭일 수 있음은 앞서 언급된 바와 같다.

한편, 플렉시블 파우치(110)는 둘 이상이 레이어를 포함할 수 있다. 가장 안쪽에 위치하는 레이어는 캐비티와 접하는 레이어로서 플렉시블 파우치(110)의 부피를 조절하기 위해 주입되는 유체와 반응하지 않는 물질로 구성될 수 있으며, 가장 외곽에 위치하는 레이어는 뇌 자극 전극부(120)를 지지하는 레이어로서 뇌골에 나쁜 영향을 주지 않는 물질로 구성될 수 있다. 이와 같이 둘 이상의 레이어를 이용하는 경우, 뇌골 임플란트의 신뢰성을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

뇌 자극 전극부(120)는 뇌에 전기자극을 전달하는 부분이다. 본 실시예에서 뇌 자극 전극부(120)는 플렉시블 파우치(110)로부터 돌출한 복수 개의 전극들로 구성될 수 있다. 돌출된 복수 개의 전극을 통해 전기 신호를 뇌로 전달함으로써 임플 란트의 목적이 달성될 수 있다.

뇌 자극 전극부(120)를 형성하는 각 전극들은 미세 돌기 형태일 수 있으며, 그 돌출되는 높이는 몇 나노미터에서 몇 밀리미터 단위의 범위에서 유지될 수 있다. 다만, 지나치게 높이 돌출된 전극은 뇌에 불필요한 침습을 가할 수 있으므로, 수 나노미터 단위의 높이로 돌출하는 나노 사이즈 전극이 사용될 수 있다.

이러한 전극을 형성하는 물질로는 스테인리스 스틸 등의 금속 재료 및 전기 전도성 플라스틱 등의 고분자 물질이 사용될 수 있다. 뇌 자극 전극부(120)는 이러한 물질들을 플렉시블 파우치(110)의 일단부 외곽면에 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 플렉시블 파우치(110)에 형성된 전기 전달 패턴은 플렉시블 파우치(110)의 팽창에 상응하여 변형될 수 있어야 한다. 이러한 전기 전달 패턴의 변형 가능성을 그 패턴을 전기 전도성 플라스틱을 이용하여 형성함으로써 보다 쉽게 획득될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 뇌 자극 전극부(120)는 복수개의 전극 행렬을 포함하는 다행렬 전극일 수 있다. 도 1을 참조하면, 뇌 자극 전극부(120)는 제1 전극 행렬(122), 제2 전극 행렬(124) 및 제3 전극 행렬(126)을 포함한다. 이와 같이 복수 개의 전극 행렬을 이용함으로써 임플란트가 설치될 뇌의 구조에 상응하는 맞춤형 임플란트의 제작이 가능하다는 장점이 있으며, 각 전극 행렬에 인가되는 전기 신호의 특성을 달리 설정함으로써 임플란트에 의한 치료 효과를 극대화 할 수 있다.

한편, 뇌 자극 전극부(120)로 전기 신호를 전달하는 임플란트 구동 장치는 종래의 뇌 심부 자극 기술에서 활용되는 구동 장치에 관한 기술이 사용될 수 있으므로 이하 자세한 설명은 생략하며, 뇌 자극 전극부(120)와 그 구동 장치의 연결 배선 역시 도 1에서 생략되었다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 뇌골 임플란트의 설치 방법을 예시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 뇌골 임플란트가 뇌골에 설치된 상태를 예시한 도면 및 그 부분 확대도이다. 도 2 및 도 3을 참조하면 뇌(200), 뇌골(202) 및 뇌골 임플란트가 도시되어 있다.

뇌골(202)에 삽입되기 전의 캐비티의 압력은 뇌골의 간격으로 임플란트가 비집고 들어갈 수 있기에 충분한 정도만의 압력 수준으로 유지된다. 뇌골(202)의 간격으로 삽입되기 전에 플렉시블 파우치(110)가 지나치게 팽창된 경우 뇌골(202)의 간격을 인위적으로 더 많이 벌려야 하므로 시술에 무리가 따를 수 있다.

즉, 뇌골(202)에 삽입되기 전의 뇌골 임플란트는 그 파우치가 팽창 되기 이전의 상태이다. 따라서 임플란트가 들어갈 수 있을 정도의 공간을 확보할 정도로만 뇌골을 벌림으로써 뇌골 임플란트의 삽입이 가능하다.

도 3을 참조하면, 뇌골 임플란트가 뇌골에 설치된 상태에서 캐비티(130)에 유체가 유입되어 플렉시블 파우치(110)가 팽창되어 있다. 이와 같이 플렉시블 파우치(110)가 팽창된 상태에서 뇌 자극 전극부(120)는 뇌에 밀착하게 됨은 앞서 살펴 본 바와 같다.

본 출원에서 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 출원에서, "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.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 실시예를 중심으로 살펴보았다. 전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 뇌골 임플란트의 단면도이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 뇌골 임플란트의 설치 방법을 예시한 도면이다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 뇌골 임플란트가 뇌골에 설치된 상태를 예시한 도면 및 그 부분 확대도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 홀더 102: 유체 주입구

110: 플렉시블 파우치

120: 뇌 자극 전극부 122: 제1 전극 행렬

124: 제2 전극 행렬 126: 제3 전극 행렬

130: 캐비티

200: 뇌 202: 뇌골

Claims (7)

1. 유체 주입구 및 상기 유체 주입구와 연결된 캐비티(cavity)를 내포하는 플렉시블 파우치(flexible pouch);

   상기 유체 주입구의 외주연에서 상기 플렉시블 파우치를 지지하는 홀더; 및

   상기 플렉시블 파우치의 외부에 형성된 뇌 자극 전극부를 포함하고,

   상기 플렉시블 파우치는 상기 유체 주입구를 통해 주입되는 유체에 의하여 팽창 가능한 것을 특징으로 하는 비침습형 뇌골 임플란트.
2. 제1항에 있어서,

   상기 플렉시블 파우치는

   절연성을 가진 의료용 고분자 물질로 이루어 지는 것을 특징으로 하는 뇌골 임플란트.
3. 제2항에 있어서,

   상기 의료용 고분자 물질은

   PTFE(4불화에틸렌 수지). 폴리에틸렌(PE), 염화비닐중합체(PVC) 및 폴리디메틸실록산(PDMS) 로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 그들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌골 임플란트.
4. 제1항에 있어서,

   상기 플렉시블 파우치는

   상기 캐비티에 접하는 제1 파우치 레이어 및

   상기 제1 파우치 레이어의 외부에 형성되고 상기 뇌 자극 전극부가 형성된 제2 파우치 레이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌골 임플란트.
5. 제1항에 있어서,

   상기 뇌 자극 전극부는

   복수 개의 나노 사이즈(nano-size) 돌기 형태의 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌골 임플란트.
6. 제5항에 있어서,

   상기 나노 사이즈 돌기 형태의 전극은

   전기 전도성 플라스틱을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 뇌골 임플란트.
7. 제1항에 있어서,

   상기 뇌 자극 전극부는

   복수 개의 전극 행렬을 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌골 임플란트.

Images