KR101441792B1 - 자성을 이용한 광 및 초음파 역학 치료용 캡슐 내시경 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자성을 이용한 광 및 초음파 역학 치료용 캡슐 내시경에 관한 것이다. 본 발명은 내시경 몸체; 내시경 몸체의 외면에 구비되고, 서로 다른 파장의 광 및 초음파를 조사하는 광 및 초음파 조사부; 및 내시경 몸체의 외면에 연결되고, 광 및 초음파 역학 치료를 위한 물질을 포함하는 광 및 초음파 역학 치료부를 포함하고, 상기 내시경 몸체는 서로 다른 극성을 가진 양극부 및 음극부를 포함하여 극성이 변화되도록 제어되며, 광 및 초음파 조사부에서 조사되는 광 및 초음파에 의해 상기 광 및 초음파 역학 치료부에서 누출된 물질이 활성화될 수 있다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 캡슐 내시경 본연의 기능인 진단 뿐만 아니라 캡슐 내시경이 체내를 통과하면서 치료도 가능하기 때문에, 별도의 치료가 필요없으며 환자도 편안하게 치료까지 받을 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 캡슐 내시경에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인체의 내부에 삽입되어 국소 병원균의 감염을 치료하기 위해 특정 파장의 광 및 초음파를 조사 (照射)하여 위장관이나 국한된 인체 부위의 진단 및 치료용으로도 사용하기 위한 자성을 이용한 광 및 초음파 역학 치료용 캡슐 내시경에 관한 것이다.
과거로부터 세균을 비롯한 여러 병원체에 대한 치료는 주로 항생제를 사용하고 있다. 그러나, 최근에 사용하고 있는 여러 항생제에 대한 내성을 나타내는 여러 세균(이른바 슈퍼 박테리아) 등의 병원체에 의한 감염으로 인한 사망률이 증가하고 있고 이러한 세균의 감염은 만성 염증성 장질환의 원인과 위장관 암종 (malignant disease)의 발생과도 관련이 있다.
예를 들면, 소화기 감염에서 Helicobacter pylori나 위막성 대장염(Clostridium difficile infection, CDI)의 경우에 기존에 사용하고 있는 항생제인 metronidazole 과 vancomycin, Clathramycin 등에 저항이 있는 내성균가 문제가 되고 있다. 세균 감염증에서 항생제의 치료의 다른 문제는 환자의 순응도이며 환자가 항생제를 복용하지 못하는 경우나 항생제에 대한 알러지로 인해 복용하지 못하는 경우도 있다. 이에 병원균에 대한 치료로서 항생제를 대체할 수 있는 치료법의 개발이 요구되며 이러한 개발을 통해 소화기 병원균으로 인한 급성, 만성 질환을 치료에 도움이 되고 궁극적으로는 만성 장염, 위장관 악성종양의 예방에도 도움이 되리라고 본다.
광 및 초음파를 이용하는 광역학, 초음파 역학 치료(photodynamic therapy, PDT, sonodynamic therapy, SDT)는 악성 종양이나 국소 세균감염 시에 사용하고 있는 치료 방법으로서 특정 파장의 광 및 초음파 감작제(photosensitizer, PS)를 이용하여 병원균을 치료하는 방법이며 광, 초음파와 PS 의 작용에 의해 반응성 산소종(reactive oxygen species, ROS)이 발생하여 세포벽, 세포막, 또는 핵산의 손상을 초래함으로써 살균 효과와 항 종양효과를 나타낸다.
초음파, 광감작제는 크게 두 종류로 나누어 portoporphyrin 계열 PS 과 non-protoporphyrin PS 계열로 구분한다. 이 치료법은 주로 공간적으로 국한되어 있는 감염의 치료에 사용되고 있으며 피부과 영역이나 치과에서 주로 사용한다. 인체 내에서 집락 및 번식을 이루는 병원균들은 광 및 초음파에 의한 영향을 거의 받지 않으므로 광 및 초음파에 의한 손상 시에 이를 치유하는 유전자가 퇴화되어 거의 없고 더욱이 아직까지 이러한 치료에 대한 내성 유전자는 발견되고 있지 않다.
따라서, 이들 인체내의 병원균에 대한 광 및 초음파 역학 치료는 효과가 클 것으로 생각되며 이와 더불어 항생제의 사용을 감소시킴으로서 경제적으로나 항생제 내성균의 발생을 감소시킬 수 있고, 또한 항생제를 투여하기 전에 PDT, SDT를 먼저 사용 함으로서 적어도 병원체의 로딩(bacterial loading)을 줄이고 항생제와 같이 사용함으로서 경제적 효과와 더불어 병원균 감염으로 인한 사망률의 감소 효과를 가져올 수 있다.
종래에는 인체의 내부에 삽입되는 캡슐 내시경은 단지 진단에만 사용되는 것이 일반적이었다. 국내공개특허 제2004-0108277호 및 국내공개특허 제 2010-0069192호에는 이러한 캡슐 내시경에 대해서 개시되어 있다.
따라서, 캡슐 내시경이 단지 진단용으로만 사용되지 않고 상술한 광역학, 초음파 역학 치료가 가능한 치료용으로도 활용할 수 있는 캡슐 내시경을 제시하고자 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 예를 들면 위(胃, stomach)의 감염 치료를 위해 위로 삽입되어 특정 파장의 광 및 초음파를 조사하고 PS를 활성화시킨다. 이와 더불어 자성을 이용한 광 및 초음파 역학 치료용 캡슐 내시경을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은 내시경 몸체; 상기 내시경 몸체의 외면에 구비되고, 서로 다른 파장의 광 및 초음파를 조사하는 광 및 초음파 조사부; 및 상기 내시경 몸체의 외면에 연결되고, 광 및 초음파 역학 치료를 위한 물질을 포함하는 치료부를 포함하고, 상기 내시경 몸체는 서로 다른 극성을 가진 양극부 및 음극부로 구성되어 있고 일정한 시간에 따라 극성이 변화되도록 제어되며, 상기 광 및 초음파 조사부에서 조사되는 광 및 초음파에 의해 내시경에 연결한 치료부에서 누출된 물질(PS, photosensitizer)을 활성화될 수 있다.
상기 양극부 및 음극부는 일정한 시간 간격으로 극성이 변화하도록 제어될 수 있다.
상기 내시경 몸체는 금속 재질로 만들어지고, 상기 내시경 몸체는 체외에서 자성을 띠거나 띠지 않도록 온/오프 제어될 수 있다.
상기 광 및 초음파 역학 치료부는 신체의 공간 조건이나 질환의 병리생태에 따라 pH나 그 이외의 조건 (세균 효소 등)에서 분해되는 연결 섬유에 의해 상기 내시경 몸체에 연결될 수 있다.
상기 광 및 초음파 조사부는 상기 내시경 몸체의 외면에 돌출되는 돌기 형상일 수 있다.
상기 내시경 몸체는 구 형상일 수 있다.
상기 광 및 초음파 역학 치료부는 마이크로 캡슐 형태이며, 광 및 초음파 감작제, 항생제, 나노 물질, 유산균 또는 키토산 등을 포함할 수 있다.
상기 내시경 몸체의 전단부 및 후단부에는 카메라가 구비될 수 있다.
상기 광 및 초음파 조사부, 및 카메라는 체외에서 온/오프 되도록 제어가 가능하다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 캡슐 내시경; 및 상기 내시경 몸체가 자성을 띠지 않도록 제어된 경우 인체의 외부에서 내시경 몸체를 끌어당겨 원하는 위치로 재배치하는 자성체를 포함할 수 있다.
본 발명에서는 체내에 삽입되는 캡슐 내시경에서 특정 파장의 광 및 초음파를 조사하고 내시경에 연결된 섬유에서 분리된 광 및 초음파 감작제가 내시경 본체에서 방사된 빛, 초음파에 의해 활성화됨으로써, 반응성 산소종(ROS)에 의해 항균 효과를 나타내는 광역학, 초음파 역학 치료용 캡슐 내시경을 제공하고 있다.
따라서, 캡슐 내시경 본연의 기능인 진단 뿐만 아니라 캡슐 내시경이 체내를 통과하면서 치료도 가능하기 때문에, 별도의 치료가 필요없으며 환자도 편안하게 치료까지 받을 수 있는 효과가 있다. 또한 자성을 갖는 캡슐 내시경을 사용시 위로부터 십이지장 가까이 이동한 캡슐 내시경을 외부의 자석을 이용하여 다시 원하는 위치로 이동이 가능하여 반복적으로 PDT의 치료가 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자성을 이용한 광 및 초음파 역학 치료용 캡슐 내시경을 보인 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 체외에서 자성체를 통해 캡슐 내시경을재배치하는 것을 개략적으로 보인 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 체외에서 자성체를 통해 캡슐 내시경을재배치하는 것을 개략적으로 보인 구성도.
이하에서는 본 발명에 의한 자성을 이용한 광 및 초음파 역학 치료용 캡슐 내시경의 일 실시 예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자성을 이용한 광 및 초음파 역학 치료용 캡슐 내시경을 보인 구성도이다.
이에 도시된 바에 따르면, 본 발명에 의한 광 및 초음파 역학 치료용 캡슐 내시경은 내시경 몸체(10); 상기 내시경 몸체(10)의 외면에 구비되고, 서로 다른 파장의 광 및 초음파를 조사하는 광 및 초음파 조사부(12); 및 상기 내시경 몸체(10)의 외면에 연결되고, 광역학, 초음파 치료를 위한 물질을 포함하는 광역학 초음파 역학 치료부(20)를 포함한다. 본 캡슐 내시경은 한정된 체내의 공간 내, 예를 들어, 위장관, 방광, 관절 등의 장기에도 사용될 수 있다.
내시경 몸체(10)는 도 1에 잘 도시된 바와 같이, 구 형상의 캡슐로 구성된다. 물론, 내시경 몸체(10)는 도 1에 도시된 형상뿐만 아니라 원통 형상, 사각형 형상 등 다양한 형상으로 만들어질 수 있다. 즉, 내시경 몸체(10)는 체내에 삽입될 수 있는 캡슐 형태면 어떠한 형상이라도 가능하다.
한편, 본 실시예에서 내시경 몸체(10)는 양극부(11a)와 음극부(11b)로 나뉘어 있으며 내시경 몸체(10)는 양극부(11a)와 음극부(11b)가 각각 절반을 차지하도록 형성될 수 있고, 양극부(11a)와 음극부(11b)는 일정한 시간 간격으로 서로 극성이 바뀜으로서 여러 개의 캡슐 내시경이 서로 당기거나 미는 힘에 의해 캡슐 내시경이 위(stomach) 점막 전체를 효과적으로 돌아다니며 광 및 초음파를 조사할 수 있는 것이다. 이러한 기능은 위 (stomach)는 그 표면에 여러 주름 (추벽, folds) 가 있어 울퉁불퉁하고 이 주름사이에는 골이 생겨서 원하는 PS 나 빛이 도달할수 없기 때문에 이러한 캡슐 내시경간에 서로 밀치는 혹은 잡아 당기는 힘에 의해 주름사이의 골이 벌어짐으로서 PS 나 빛이 점막에 충분히 도달시킬수 있다. 물론, 캡슐 내시경은 위 뿐만 아니라 다른 장기( 예, 방광, 관절 등)에도 투입되어 사용될 수 있음은 당연하다. 따라서 내시경 몸체(10)를 이와 같이 구성한 것은 체내로 투입된 다수개의 캡슐 내시경이 극성이 자동적으로 바뀜으로서 서로 당기거나 미는 힘에 의해 체내를 효율적으로 돌아다닐 수 있도록 하기 위함이다.
특히, 체내 장기 중 위(stomach)의 경우 점막과 추벽이 있어 캡슐 내시경이 자유롭게 돌아다닐 수 없다. 이때, 양극부(11a)와 음극부(11b) 내시경 몸체(10)의 외면에는 다수개의 광 및 초음파 조사부(12)가 구비되어 있는데, 광 및 초음파 조사부(12)는 내시경 몸체(10)의 외면에 돌출되는 돌기 형상을 가질 수 있다. 광 및 초음파 조사부(12)는 다수개가 구비되어 있고 PS 에 따라 서로 다른 여러 개 파장들의 광 및 초음파를 조사하게 된다. 각각의 광 및 초음파 조사부(12)에서 조사되는 광 및 초음파는 광 및 초음파 감작제를 활성화시켜 체내의 병원균을 치료하는 광 및 초음파 역학 효과를 나타낸다. 여기에서 광 및 초음파 조사부(12)가 여러 개여 다른 파장을 가지도록 한 것은 다양한 광 및 초음파 감각제를 활성화시켜 여러 종류의 병원균을 치료하기 위함이다.
또한, 광 및 초음파 조사부(12)는 체외에 별도로 구비된 제어부(도시되지 않음)를 통해 광 및 초음파 조사가 온/오프(on/off) 되도록 제어될 수 있다. 예를 들어, 후술할 카메라(14)를 통해 체내를 외부에서 관찰하다가 치료가 필요한 영역에서 해당 병원균에 맞는 파장의 광 및 초음파를 조사하도록 광 및 초음파 조사부(12)로 신호를 전달하는 것이다. 이와 같이 되면, 캡슐 내시경을 체내에 삽입하고 외부에서 실시간으로 체내를 관찰하면서 다양한 병원균을 선택적으로 치료할 수 있는 장점이 있다.
한편, 내시경 몸체(10)의 전단부 및 후단부에는 카메라(14)가 구비된다. 카메라(14)는 일반적인 캡슐 내시경에 사용되는 것과 같이 체내의 위장관 점막 표면을 촬영하며 빛을 방사하는 역할을 한다. 도 1에서는 카메라(14)가 내시경 몸체(10)의 전단부 및 후단부에 구비되는 것으로 도시하였으나, 이에 반드시 제한되는 것은 아니고 내시경 몸체(10)의 측부 등 다양한 부분에 구비될 수 있음은 당연하다. 또한, 카메라(14)는 상기 광 및 초음파 조사부(12)와 마찬가지로 체외에 구비된 제어부에 의해서 온/오프 되도록 제어될 수 있다.
또한, 내시경 몸체(10)의 외면에는 다수개의 연결 섬유(16)가 구비된다. 연결 섬유(16)는 광 및 초음파 역학 치료부(20)를 내시경 몸체(10)에 연결시켜 주는 매개체 역할을 하며, 내시경 몸체(10)의 외면에 탄력성 있게 구비될 수 있다. 본 실시예에서 연결 섬유(16)는 특정 조건(특정 pH, 세균 효소-우레아제(urease) 등)에서만 분해될 수 있도록 형성되는 것이 바람직하다. 이는 연결 섬유(16)에 연결되어 있는 광 및 초음파 역학 치료부(20)로 부터 연결 섬유(16)가 분해됨으로써, 내시경 몸체(10)에서 완전하게 분리되어 원하는 부위로 분리 전달되기 위함이다. 예를 들어, 연결 섬유(16)는 특히, 위 내의 특정 pH 에서 분해되도록 형성될 수 있다. 또한, 연결 섬유(16)는 질환의 병태생리에 따라 세균과 사람의 장기, 조직에서 분비되는 여러 물질에 의해 분해될 수도 있다.
한편, 광 및 초음파 역학 치료부(20)는 마이크로 캡슐의 형태를 가지며, 광및 초음파 감작제(photosensitizer, PS), 항생제 및 키토산 등의 나노 물질을 포함할 수 있다. 광 및 초음파 역학 치료부(20)는 상술한 바와 같이, 연결 섬유(16)가 분해됨으로써 내시경 몸체(10)에서 분리되어 원하는 부위로 전달되며, 광 및 초음파 조사부(12)에서 조사되는 광 및 초음파에 의해 광 및 초음파 감작제가 활성화되어 생긴 반응성 산소종(ROS)에 의해 항균작용을 발휘하게 된다. 마이크로 캡슐도 장기의 특수 조건 (예, 장염이나 위의 Helicobacter pylori 감염 등)에 따라 마이크로 캡슐이 분해됨으로써 위에서 언급한 안에 담겨있는 물질이 새어 나온다.
또한, 특별한 경우에 따라서는 가장 강한 효과를 내기 위해 위 내의 pH 가 알칼리로 되기 위해 전처리로 양성자펌프억제제(PPI: proton pump inhibitor)를 사용할 수도 있다.
다음으로 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 체외에서 자성체를 통해 캡슐 내시경을 재배치하는 것을 개략적으로 보인 구성도를 도시하고 있다.
이에 도시된 바에 따르면, 본 발명에 의한 캡슐 내시경의 내시경 몸체(10)는 금속 재질로 만들어질 수 있다. 그리고, 내시경 몸체(10)는 체외에서 자성을 띠거나 띠지 않도록 온/오프 제어될 수 있다. 결국, 내시경 몸체(10)가 자성을 띠면 상술한 바와 같이 내시경 몸체(10)의 양극부(11a)와 음극부(11b)가 일정한 시간 간격으로 극성이 바뀌면서 다른 캡슐 내시경을 밀거나 당기는 힘을 발휘할 수 있다. 한편, 내시경 몸체(10)가 자성을 띠지 않도록 제어되면 금속 재질의 내시경 몸체(10)는 인체의 외부에서 자유로이 조절할 수 있는 강한 자성체(30)에 의해 원하는 위치로 재배치될 수 있다.
예를 들어, 내시경 몸체(10)가 위 (stomach) 내에 투입된 경우 온(on) 상태에서 한번의 광 및 초음파 역학 치료를 수행하고 난 후 반복적으로 이 치료를 시행하고 싶을 경우에는 캡슐 내시경 몸체(10)가 십이지장으로 흘러가는 것을 방지해야 하기 때문에 오프 상태로 전환하고 자성체(30)를 식도와 위의 경계부위에 위치시킴으로서 십이지장 근처로 이동한 다수개의 내시경 몸체(10)가 다시 위와 식도 쪽으로 모을 수 있어 원하는 광역학 치료를 다시 할 수 있다는 것이다.
도 1에 도시된 단일의 광 및 초음파 역학 치료용 캡슐 내시경은 도 2에서와 같이 다수개가 동시에 투입될 수 있다. 이와 같이 다수개를 동시에 시행하는 것은 단일의 캡슐 내시경에 의해서 항균효과가 덜 나타나는 것을 보완하기 위한 것이고 환자의 상태에 따라 적절한 수를 투입하여 체내로 삽입할 수 있다.
이상에서 설명한 광 및 초음파 역학 치료용 캡슐 내시경은 주로 위장(gastrointestinal tract)에서 작용하도록 설계되는 것이 바람직하다.
따라서, 본 실시예에서는 특히 광 및 초음파 역학 치료용 캡슐 내시경이 인체의 한정된 공간에서 체외의 자성체에 의해 이동이 가능하여 원하는 위치에서 반복적으로 광 및 초음파 역학 치료가 가능하도록 설계하였다. 물론, 다른 장기 내에서도 광 및 초음파 역학 치료가 가능하도록 각 장기의 조건에 따라 조절을 통해 설계할 수도 있다.
본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
10 : 내시경 몸체 11a : 양극부
11b : 음극부 12 : 광 및 초음파 조사부
14 : 카메라 16 : 연결 섬유
20 : 광 및 초음파 역학 치료부 30 : 자성체
11b : 음극부 12 : 광 및 초음파 조사부
14 : 카메라 16 : 연결 섬유
20 : 광 및 초음파 역학 치료부 30 : 자성체
Claims (10)
- 내시경 몸체;
상기 내시경 몸체의 외면에 구비되고, 서로 다른 파장의 광 및 초음파를 조사하는 광 및 초음파 조사부; 및
상기 내시경 몸체의 외면에 연결되고, 광 및 초음파 역학 치료를 위한 물질을 포함하는 광 및 초음파 역학 치료부를 포함하고,
상기 내시경 몸체는 서로 다른 극성을 가진 양극부 및 음극부로 구성되어 있고 극성이 변화되도록 제어되며, 상기 광 및 초음파 조사부에서 조사되는 광 및 초음파에 의해 상기 광 및 초음파 역학 치료부가 활성화되는 것을 특징으로 하는 자성을 이용한 광 및 초음파 역학 치료용 캡슐 내시경. - 제 1 항에 있어서,
상기 양극부 및 음극부는 일정한 시간 간격으로 극성이 변화하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 자성을 이용한 광 및 초음파 역학 치료용 캡슐 내시경. - 제 1 항에 있어서,
상기 내시경 몸체는 금속 재질로 만들어지고, 상기 내시경 몸체는 체외에서 자성을 띠거나 띠지 않도록 온/오프 제어되는 것을 특징으로 하는 자성을 이용한 광 및 초음파 역학 치료용 캡슐 내시경. - 제 1 항에 있어서,
상기 광 및 초음파 역학 치료부는 신체의 공간 조건이나 질환의 병리생태에 따라 pH 또는 세균에 존재하는 효소에서 분해되는 연결 섬유에 의해 상기 내시경 몸체에 연결되는 것을 특징으로 하는 자성을 이용한 광 및 초음파 역학 치료용 캡슐 내시경. - 제 1 항에 있어서,
상기 광 및 초음파 조사부는 상기 내시경 몸체의 외면에 돌출되는 돌기 형상인 것을 특징으로 하는 자성을 이용한 광 및 초음파 역학 치료용 캡슐 내시경. - 제 1 항에 있어서,
상기 내시경 몸체는 구 형상인 것을 특징으로 하는 광 및 초음파 역학 치료용 캡슐 내시경. - 제 1 항에 있어서,
상기 광 및 초음파 역학 치료부는 마이크로 캡슐 형태이며, 광 및 초음파 감작제, 항생제, 나노 물질, 유산균 또는 키토산을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 및 초음파 역학 치료용 캡슐 내시경. - 제 1 항에 있어서,
상기 내시경 몸체의 전단부 및 후단부에는 카메라가 구비되는 것을 특징으로 하는 광 및 초음파 역학 치료용 캡슐 내시경. - 제 8 항에 있어서,
상기 광 및 초음파 조사부, 및 카메라는 체외에서 온/오프 되도록 제어가 가능한 것을 특징으로 하는 광 및 초음파 역학 치료용 캡슐 내시경. - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 캡슐 내시경; 및
상기 내시경 몸체가 자성을 띠지 않도록 제어된 경우 인체의 외부에서 상기내시경 몸체를 끌어당겨 원하는 위치로 재배치하는 자성체를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 및 초음파 역학 치료장치.
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