KR101083594B1 - 뇌신경 자극용 소형 전극시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 뇌신경 자극용 소형 전극시스템은 피험물의 두개골에 고정되는 앵커부재(20)가 자극 전극(50)이 삽입되어 지지되는 원통형의 전극 홀더(40)와 이 전극 홀더(40)의 하부 양측에 일체로 형성된 플랜지부(30)로 구성된며, 플랜지부(30)에는 각각 나사홈(32)이 제공된다. 부도체의 전극 홀더(40)의 중앙에 자극 전극(50)이 수직으로 삽입되도록 형성된 삽입홈(42)과, 원통형의 몸체에 수직하는 나사홈(44)이 형성되며, 이 나사홈(44)에는 자극 전극 지지 나사(60)가 나사결합되어 삽입홈(42)에 삽입된 자극 전극(50)과 맞닿아서 지지하고, 자극 전극 지지 나사(60)의 머리부(64)에 연결선(80)의 결합부(82)가 결합되어 자극 전극(50)에 전류를 공급한다.
본 발명에 의하면, 자극 전극을 고정하는 전극 홀더가 앵커부재와 일체로 구성됨에 따라, 구성이 간단하며, 자극 전극을 고정하는 전극 홀더에 삽입된 자극 전극을 피험물의 뇌 절개부위의 목표부위(target site)에 삽입하고, 앵커를 나사체결하여 안착시키고, 지지 나사를 나사결합하여 자극 전극을 고정 유지한 후 봉합함으로서, 장기간 동안 자극 전극을 안정적으로 고정하여, 실험을 신뢰성 있게 수행할 수 있는 효과를 가진다.

Description

뇌신경 자극용 소형 전극시스템{Miniaturized Brain Stimulating Electrode System}

본 발명은 뇌신경 자극용 소형 전극시스템에 관한 것으로, 운동장애 및 통증치료를 위한 차세대 심부뇌자극기를 개발함에 있어서, 뇌신경을 자극하는데 쓰이는 자극전극을 안정적으로 고정하여, 신뢰성있는 실험의 수행을 가능하도록 하는 소형의 뇌신경 자극용 전극시스템에 관한 것이다.

일반적으로 파킨슨씨병, 통증, 간질 등의 병변에 의한 운동장애 및 통증치료를 위한 치료제를 개발하기 위해서, 이들 병변을 인위적으로 만든 피험물을 이용하고 있고, 이 피험물의 특정 뇌신경을 자극하면서 병증의 호전 정도를 조사하는 행동실험을 수행하고 있다. 하지만, 이러한 피험물을 이용한 심부뇌자극을 실시할 때에는 전기 자극에 의한 뇌세포의 파괴가 없어야 하며, 뇌전극에 사용된 전극 재료 및 관련 장치는 생체에 적용하기에 안전해야 한다.

한편, 피험물로서는 통상적으로 실험용 흰쥐를 이용하며, 이상의 안전성 기준을 충족하면서 뇌신경을 자극하기 위하여 도 1에 도시된 바와 같은 종래의 뇌심부자극기를 사용하여, 먼저 흰쥐의 두개골(1)을 절개하고, 5㎛의 파릴렌(parylene)이 코팅된 텅스텐의 금속전극(6)을 생체에 적합한 스테인리스 스틸 재질의 앵커(2)를 이용하여 뇌의 목표부위(target site)(3)에 삽입하고, 소량의 치과용 시멘트(dental cement)(4)로 매립하여, 안정적으로 고정한 후, 금속전극(6)이 삽입된 앵커(2)를 도 2에 도시된 바와 같은 고정기구(10)로서 흰쥐에 장착하고 있다. 고정기구(10)는 흰쥐가 압박감을 느끼지 않을 정도의 소프트한 탄성체로 구성된 테더(tether) 밴드(14)로서, 그 상부에는흰쥐의 절개부위에서 이상 고열이 발생하는 것을 방지하고자, 절개부위 상단에 자극기가 위치하는 새들(saddle)(12)이 구비되어 있으며, 이는 피험물이 행동실험을 수행할 때 자극기를 안정하게 고정하는 역할을 한다.

그런데 이상과 같은 종래의 심부뇌자극기는 흰쥐가 실험기간 사육구(우리) 안에서 이곳저곳으로 움직이면서 부딪치게 되어 파손되는 경우가 발생하여, 원하는 자극신호를 피험물에 전달이 불가능하게 되어, 실험결과를 도출하는데 문제가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 비교적 간단한 구성으로 자극전극을 보다 안정적으로 고정하여 신뢰성있는 실험 수행이 가능하도록 하는 소형의 뇌신경 자극 전극시스템을 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 뇌신경 자극용 소형 전극시스템은 나사홈이 형성되는 플랜지부와, 자극 전극이 삽입되어 지지되도록 상기 플랜지부와 일체로 돌출형성되는 전극 홀더로 구성되어, 상기 피험물의 두개골에 고정되는 앵커부재와, 상기 앵커부재의 전극 홀더에 나사결합되어 상기 삽입된 자극 전극를 지지하고, 전기를 공급하는 연결선이 결합되는 자극 전극 지지 나사를 포함한다.

자극 전극 지지 나사는 상기 전극 홀더에 형성된 나사홈에 나사결합되는 나사부와, 연결선이 결합되는 머리부로 이루어지거나, 한 쌍으로 구성되어, 각각 상기 전극 홀더에 형성된 나사홈에 나사결합되는 나사부와, 연결선이 결합되는 머리부로 이루어지되, 연결선은 어느 하나의 머리부에 결합된다.

연결선이 결합된 자극 전극 지지 나사의 머리부를 덮는 커버가 상기 앵커부재의 전극홀더에 일체로 형성된다.

본 발명에 의한 전극시스템에 의하면, 자극전극을 고정하는 전극 홀더가 앵커부재와 일체로 구성됨에 따라, 구성이 간단하며, 자극전극을 고정하는 전극 홀더에 삽입된 자극 전극을 피험물의 뇌 절개부위의 목표부위(target site)에 삽입하고, 앵커를 나사체결하여 안착시키고, 지지 나사를 나사결합하여 자극전극을 고정 유지한 후 봉합함으로서, 피험물이 자유롭게 이동한다 하더라도, 실험기간 동안 자극전극을 안정적으로 고정하여, 실험을 신뢰성있게 수행할 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 종래의 심부뇌자극기의 구성을 나타내는 개략도이고,
도 2는 도 1의 자극기를 피험물에 장착하는 고정기구를 나타내는 사시도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 뇌신경 자극용 소형 전극시스템의 구성을 나타내는 분해 사시도이고,
도 4는 도 3의 결합 단면도이고,
도 5는 도 3의 결합 평면도이고,
도 6은 도 3의 자극 전극 지지 나사에 연결되는 연결선의 연결상태의 상세도이고,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 뇌신경 자극용 소형 전극시스템을 나타내는 사시도이고,
도 8은 도 7의 결합 평면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 일 실시예의 동작을 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 뇌신경 자극용 소형 전극시스템의 구성을 나타내는 분해 사시도이고, 도 4는 도 3의 결합 단면도이고, 도 5는 도 3의 결합 평면도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 뇌신경 자극용 소형 전극시스템은 피험물의 두개골에 고정되는 앵커부재(20)가 자극 전극(50)이 삽입되어 지지되는 원통형의 전극 홀더(40)와 이 전극 홀더(40)의 하부 양측에 일체로 형성된 플랜지부(30)로 구성된다.

플랜지부(30)에는 각각 나사홈(32)이 제공되어 앵커부재(20)를 피험물의 두개골에 고정한다. 이때 나사홈(32)은 앵커부재(20)를 견고하게 고정하기 위해 전극 홀더(40)쪽으로 경사지는 것이 바람직하다.

전극 홀더(40)는 테프론 등의 부도체로 제작되며, 그 중앙에 자극 전극(50)이 수직으로 삽입되도록 형성된 삽입홈(42)과, 원통형의 몸체에 수직하는 나사홈(44)이 형성된다.

전극 홀더(40)의 나사홈(44)에는 자극 전극 지지 나사(60)가 나사결합되어 삽입홈(42)에 삽입된 자극 전극(50)과 맞닿아서 자극 전극(50)을 지지한다. 도면에 있어서, 한 쌍의 지지 나사(60) 각각이 원통형의 몸체에 대향하여 나사결합되어 자극 전극(50)을 지지하고 있지만, 하나의 지지 나사(60)로서 삽입된 자극 전극(50)을 지지할 수도 있음은 물론이다.

한 쌍의 자극 전극 지지 나사(60)의 각각은 전극 홀더(40)에 형성된 나사홈(44)에 나사결합되는 나사부(62)와, 전극홀더(40)로부터 돌출되는 머리부(64)로 이루어지며, 이 머리부(64)에 도 6에 도시된 바와 같이 연결선(80)의 결합부(82)가 결합되어 자극 전극(50)에 전류를 공급한다.

이와 같이 본 발명의 전극시스템의 일 실시예에 따른 앵커부재(20)는 전극 홀더(40)와 플랜지부(30)가 일체로 형성되고, 연결선(80)이 연결된 자극 전극 지지 나사(60)를 전극홀더(40)의 나사홈(44)에 나사결합하는 것으로 자극 전극(50)을 고정하는 구성이므로, 구성이 간단하면서도 사용이 편리하다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 뇌신경 자극용 소형 전극시스템을 나타내는 사시도이고, 도 8은 도 7의 결합 평면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 다른 뇌신경 자극용 소형 시스템은 자극 전극 지지 나사(60)가 전극 홀더(40)에 나사결합되어, 그 머리부(64)가 전극 홀더(40)에서 돌출된 머리부(64)에 연결선(80)이 결합됨에 따라 노출되는 것을 방지하고자, 자극 전극 지지 나사(60)의 머리부(64)를 덮는 커버(70)가 앵커부재(20)의 전극홀더(40)에 일체로 형성된 것 이외에는 상술한 도 3 내지 도 6의 일 실시예와 동일하므로 그 상세한 설명은 생략한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 전극시스템은 3차원 뇌정위수술기구(stereotaxic frame)(도시하지 않음)를 이용하여 피험물의 두개골에 시술한다.

먼저, 전극 홀더(40)의 삽입홈(42)에 자극 전극(50)을 삽입한 후, 자극 전극(50)을 뇌정위수술기구에 의해 목표 부위를 찾는다. 잘 알려진 바와 같이, 정위(stereotaxy)란 방사선 영상의 공간(image space)과 실제의 물리적 공간(physical space)을 일치시키고 뇌의 필요한 부위를 지도화(mapping)하는 것을 의미하므로, 원하는 해부학적 목표물 혹은 병소에 대한 삼차원 공간 좌표값을 이용하여 수술 시 목표물에 정확히 접근할 수 있도록 하는 것이므로, 이러한 뇌정위수술기구를 이용하여 목표부위를 찾은 것에 대한 상세한 설명은 생략하였다. 이어 목표부위에 자극전극(6)을 꽂은 후, 앵커부재(20)의 프랜지부(76)에 형성된 나사홈(32)에 나사를 결합하여 앵커부재(20)를 고정시킨 다음, 전극 홀더(40)의 나사홈(44)에 머리부(64)에 연결선(80)의 결합부(82)가 결합된 자극 전극 지지 나사(60)를 나사결합하여 자극 전극(50)에 전기적으로 접촉한 후, 커버(70)을 덮어 전극홀더(40)와 자극 전극 지지 나사(60)의 머리부(64)를 덮는 커버(70)를 덮어 절연시킨다. 이후에 피험물의 두개골에 매립한 다음 절개부위를 봉합함으로서, 피험물이 자유롭게 이동한다 하더라도, 실험기간 동안 자극전극을 안정적으로 고정하여 안착하고 있으므로, 실험을 신뢰성 있게 수행할 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 뇌신경 자극용 소형 전극시스템의 하나의 바람직한 실시 예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않는 것이므로, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

20 : 앵커부재 30 : 플랜지
32 : 나사고정홈 40 : 전극 홀더
42 : 삽입홈 44 : 전극지지 나사홈
50 : 자극전극 60 : 자극 전극 지지 나사
62 : 나사부 64 : 머리부
70 : 덮개 80 : 연결선
82 : 결합부

Claims (4)

1. 뇌신경 자극용 소형 전극시스템으로서,
   나사홈이 형성되는 플랜지부와, 자극 전극이 삽입되어 지지되도록 상기 플랜지부와 일체로 돌출형성되는 전극 홀더로 구성되어, 두개골에 고정되는 앵커부재와,
   상기 앵커부재의 전극 홀더에 나사결합되어 상기 삽입된 자극 전극을 지지하고, 전기를 공급하는 연결선이 결합되는 자극 전극 지지 나사를 포함하는
   뇌신경 자극용 소형 전극시스템.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 자극 전극 지지 나사는 나사부와, 머리부로 이루어져,
   상기 나사부는 상기 전극 홀더에 형성된 나사홈에 나사결합되고, 상기 머리부는 연결선이 결합되는
   뇌신경 자극용 소형 전극시스템.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 자극 전극 지지 나사는 각각 나사부와 머리부로 이루진 한쌍으로,
   상기 나사부의 각각은 상기 전극 홀더의 나사홈에 나사결합되고, 상기 머리부의 하나에는 연결선이 결합되는
   뇌신경 자극용 소형 전극시스템.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 연결선이 결합된 자극 전극 지지 나사의 머리부를 덮는 커버가 상기 앵커부재의 전극홀더에 일체로 형성된
   뇌신경 자극용 소형 전극시스템.
   

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