KR101517938B1 - 생전자기 인터페이스 시스템 - Google Patents
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Abstract
루멘 이동 생물학적 인터페이스 디바이스(10), 관련 방법 및 시스템이 설명된다. 신체 루멘(30) 내에서 이동할 수 있는 루멘 이동 생물학적 인터페이스 디바이스는 루멘 내에서 루멘 이동 디바이스의 이동을 발생시키기 위한 추진 메커니즘(20)과, 생물학적 신호를 검출하기 위한 전극 또는 다른 전자기 트랜스듀서와, 자극 반응 조직에 전자기 자극을 전달하기 위한 전극, 코일 또는 다른 전자기 트랜스듀서를 포함할 수 있다. 루멘 이동 생물학적 인터페이스 디바이스는 센서(22), 활성부(26), 및/또는 제어 회로(24)와 같은 부가의 구성 요소를 또한 포함할 수 있다.
루멘 이동 디바이스, 추진 메커니즘, 전자기 트랜스듀서, 전극, 센서, 활성부, 제어 회로
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USPTO 특례 요건을 위해, 본 출원은 현재 계류중이거나 현재 계류중인 출원의 출원이 출원일의 이익의 자격을 부여받은, 더블유 다니엘 힐리스, 로데릭 에이. 하이드, 뮤리엘 와이. 이시카와, 엘리자베스 에이. 스위니, 클라렌스 티. 테그린, 리카 윌슨, 로웰 엘. 우드 2세, 및 빅토리아 와이. 에이치. 우드를 발명자로 하여 2006년 5월 4일 출원된 발명의 명칭이 "제어 가능한 해제 비강 시스템(CONTROLLABLE RELEASE NASAL SYSTEM)"인 미국 특허 출원 제11/417,898호의 일부 계속 출원을 구성한다.
USPTO 특례 요건을 위해, 본 출원은 현재 계류중이거나 현재 계류중인 출원의 출원이 출원일의 이익의 자격을 부여받은, 브란 페렌, 더블유 다니엘 힐리스, 로데릭 에이. 하이드, 뮤리엘 와이. 이시카와, 에드워드 케이. 와이. 정, 나단 피. 미어볼드, 엘리자베스 에이. 스위니, 클라렌스 티. 테그린, 리카 윌슨, 로웰 엘. 우드 2세, 및 빅토리아 와이. 에이치. 우드를 발명자로 하여 2006년 6월 28일 출원된 발명의 명칭이 "루멘 활성 디바이스(LUMENALLY-ACTIVE DEVICE)"인 미국 특허 출 원 제11/478,368호의 일부 계속 출원을 구성한다.
USPTO 특례 요건을 위해, 본 출원은 현재 계류중이거나 현재 계류중인 출원의 출원이 출원일의 이익의 자격을 부여받은, 더블유 다니엘 힐리스, 로데릭 에이. 하이드, 뮤리엘 와이. 이시카와, 엘리자베스 에이. 스위니, 클라렌스 티. 테그린, 리카 윌슨, 로웰 엘. 우드 2세, 및 빅토리아 와이. 에이치. 우드를 발명자로 하여 2006년 7월 11일 출원된 발명의 명칭이 "제어 가능한 해제 비강 시스템(CONTROLLABLE RELEASE NASAL SYSTEM)"인 미국 특허 출원 제11/485,619호의 일부 계속 출원을 구성한다.
USPTO 특례 요건을 위해, 본 출원은 현재 계류중이거나 현재 계류중인 출원의 출원이 출원일의 이익의 자격을 부여받은, 브란 페렌, 더블유 다니엘 힐리스, 로데릭 에이. 하이드, 뮤리엘 와이. 이시카와, 에드워드 케이. 와이. 정, 나단 피. 미어볼드, 엘리자베스 에이. 스위니, 클라렌스 티. 테그린, 리카 윌슨, 로웰 엘. 우드 2세, 및 빅토리아 와이. 에이치. 우드를 발명자로 하여 2006년 12월 21일 출원된 발명의 명칭이 "루멘 이동 디바이스(LUMEN-TRAVELLING DEVICE)"인 미국 특허 출원 제11/645,357호의 일부 계속 출원을 구성한다.
USPTO 특례 요건을 위해, 본 출원은 현재 계류중이거나 현재 계류중인 출원의 출원이 출원일의 이익의 자격을 부여받은, 브란 페렌, 더블유 다니엘 힐리스, 로데릭 에이. 하이드, 뮤리엘 와이. 이시카와, 에드워드 케이. 와이. 정, 나단 피. 미어볼드, 엘리자베스 에이. 스위니, 클라렌스 티. 테그린, 리카 윌슨, 로웰 엘. 우드 2세, 및 빅토리아 와이. 에이치. 우드를 발명자로 하여 2006년 12월 21일 출 원된 발명의 명칭이 "루멘 이동 디바이스(LUMEN-TRAVELLING DEVICE)"인 미국 특허 출원 제11/645,358호의 일부 계속 출원을 구성한다.
USPTO 특례 요건을 위해, 본 출원은 현재 계류중이거나 현재 계류중인 출원의 출원이 출원일의 이익의 자격을 부여받은, 브란 페렌, 더블유 다니엘 힐리스, 로데릭 에이. 하이드, 뮤리엘 와이. 이시카와, 에드워드 케이. 와이. 정, 에릭 씨. 루타드트(Eric C. Leuthardt), 나단 피. 미어볼드, 엘리자베스 에이. 스위니, 클라렌스 티. 테그린, 로웰 엘. 우드 2세, 및 빅토리아 와이. 에이치. 우드를 발명자로 하여 2007년 1월 9일 출원된 발명의 명칭이 "루멘 이동 전달 디바이스(LUMEN-TRAVELLING DELIVERY DEVICE)"인 미국 특허 출원 제11/651,946호의 일부 계속 출원을 구성한다.
USPTO 특례 요건을 위해, 본 출원은 현재 계류중이거나 현재 계류중인 출원의 출원이 출원일의 이익의 자격을 부여받은, 브란 페렌, 더블유 다니엘 힐리스, 로데릭 에이. 하이드, 뮤리엘 와이. 이시카와, 에드워드 케이. 와이. 정, 에릭 씨. 루타드트, 나단 피. 미어볼드, 클라렌스 티. 테그린, 로웰 엘. 우드 2세, 및 빅토리아 와이. 에이치. 우드를 발명자로 하여 본 출원과 실질적으로 동일자로 출원된 발명의 명칭이 "루멘 이동 생물학적 인터페이스 및 사용 방법(LUMEN-TRAVELLING BIOLOGICAL INTERFACE AND METHOD OF USE)"인 미국 특허 출원 제 호의 일부 계속 출원을 구성한다.
USPTO 특례 요건을 위해, 본 출원은 현재 계류중이거나 현재 계류중인 출원의 출원이 출원일의 이익의 자격을 부여받은, 브란 페렌, 더블유 다니엘 힐리스, 로데릭 에이. 하이드, 뮤리엘 와이. 이시카와, 에드워드 케이. 와이. 정, 에릭 씨. 루타드트, 나단 피. 미어볼드, 클라렌스 티. 테그린, 로웰 엘. 우드 2세, 및 빅토리아 와이. 에이치. 우드를 발명자로 하여 본 출원과 실질적으로 동일자로 출원된 발명의 명칭이 "생전자기 인터페이스 시스템(BIOELECTROMAGNETIC INTERFACE SYSTEM)"인 미국 특허 출원 제 호의 일부 계속 출원을 구성한다.
미국 특허청(USPTO)은, 특허 출원이 출원 번호(serial number)를 참조하고 출원이 계속 출원인지 또는 일부 계속 출원인지 여부를 지시할 것을 USPTO의 컴퓨터 프로그램이 요구하는 취지의 통지를 공표하고 있다. 스티븐 지. 쿠닌(Stephen G. Kunin), 선출원의 이익(Benefit of Prior-Filed Application), USPTO 전자 관보, 2003년 3월 18일, http://www.uspto.gov/web/offices/com/sol/og/2003/week11/patbene.htm 참조. 본 출원은 법령에 의해 인용된 바와 같은 우선권이 청구되는 출원(들)의 특정 참조를 이하에 제공한다. 출원인은 법령이 그 특정 참조 언어에서 명백하고 출원 번호 또는 "계속" 또는 "일부 계속"과 같은 임의의 특성을 필요로 하지 않는다는 것을 이해한다. 상기 내용에도 불구하고, 출원인은 USPTO의 컴퓨터 프로그램이 특정 데이터 엔트리 요건을 갖는다는 것을 이해하고, 따라서 출원인은 본 출원을 그 모출원들의 일부 계속 출원으로서 지적하지만, 이러한 지적이 본 출원이 그 모출원(들)의 요지에 부가하여 임의의 신규 사항을 포함하는지 여부에 대한 임의의 유형의 논평 및/또는 승인으로서 임의의 방식으로 해석되어서는 안된다는 것을 표현적으로 지적한다.
관련 출원들 및 관련 출원들의 모출원, 모출원의 모출원, 모출원의 모출원의 모출원의 요지는 이러한 요지가 본 명세서에 불일치하지 않는 정도로 본 명세서에 그대로 참조로서 포함되어 있다.
디바이스 및 시스템이 다양한 신체 루멘, 특히 심장혈관계, 소화관, 및 비뇨생식기관 내에서 사용하기 위해 개발되어 왔다. 카테터가 다양한 감지, 물질 전달 또는 외과적 업무를 수행하기 위해 사용된다. 스텐트는 혈관의 협착 또는 재협착을 방지하기 위해 혈관 내에 이식된다. 환자가 삼킬 수 있고 소화관을 통해 수동적으로 이동하는 감지 및 촬영 기구를 포함하는 캡슐이 또한 개발되어 왔다. 그 자신의 전력 하에서 소화관의 하부 부분을 통해 이동하도록 의도된 로봇식 디바이스가 또한 개발 중에 있다.
본 출원은 루멘 이동 생물학적 인터페이스 디바이스에 의한 하나 이상의 동작 또는 작업을 수행하기 위한 디바이스, 시스템 및 관련 방법을 설명한다. 신체 루멘을 통해 소정 위치로 이동할 수 있고 생물학적 조직에 자극을 전달하거나 그로부터 신호를 기록할 수 있는 디바이스의 실시예가 개시된다.
상기에 부가하여, 다른 디바이스 및 시스템 양태가 본 발명의 명세서의 부분을 형성하는 청구범위, 도면 및 상세한 설명에 설명되어 있다.
일 양태에서, 생전자기 인터페이스 시스템을 구성하는 방법은 자체 추진형 루멘 이동 디바이스에 의해 목표 부위를 향해 환자의 신체 튜브 트리를 통해 적어도 하나의 생전자기 인터페이스 디바이스를 이동시키는 단계와, 목표 부위에서 적어도 하나의 생전자기 인터페이스 디바이스의 도달을 검출하는 단계와, 목표 부위에 적어도 하나의 생전자기 인터페이스 디바이스를 남겨두면서 목표 부위로부터 이격하여 자체 추진형 루멘 이동 디바이스를 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.
다른 양태에서, 생전자기 인터페이스 시스템을 설치하는 방법은 적어도 하나의 도입 부위를 경유하여 환자의 신체 튜브 트리 내로 복수의 생전자기 인터페이스 디바이스를 도입하는 단계로서, 이 생전자기 인터페이스 디바이스의 적어도 일부는, 목표 조직으로부터 감지된 생전자기 신호를 표현하는 출력 신호를 발생하거나 목표 조직으로 전자기 자극을 전달하는 것 중 적어도 하나를 위해 구성된 적어도 하나의 전자기 트랜스듀서와, 전자기 트랜스듀서로부터 출력 신호를 처리할 수 있는 신호 처리부 또는 전자기 트랜스듀서에 의한 목표 조직으로의 전달을 위해 전자기 자극을 발생시킬 수 있는 자극 소스 중 적어도 하나를 포함하는 단계와, 신체 튜브 트리 내에서 신체 튜브 트리 내의 복수의 목표 부위로 복수의 생전자기 인터페이스 디바이스를 이동시키는 단계로서, 이 복수의 목표 부위의 적어도 일부는 적어도 하나의 목표 조직의 부근에 위치되는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 양태에서, 생전자기 인터페이스 시스템을 설치하는 방법은 적어도 하나의 도입 부위를 경유하여 환자의 신체 튜브 트리 내로 복수의 생전자기 인터페이스 디바이스를 도입하는 단계로서, 이 생전자기 인터페이스 디바이스의 적어도 일부는, 목표 조직으로부터 감지된 생전자기 신호를 표현하는 출력 신호를 발생하거나 목표 조직으로 전자기 자극을 전달하는 것 중 적어도 하나를 위해 구성된 적어도 하나의 전자기 트랜스듀서와, 전자기 트랜스듀서로부터 출력 신호를 처리할 수 있는 신호 처리부 또는 전자기 트랜스듀서에 의한 목표 조직으로의 전달을 위해 전자기 자극을 발생시킬 수 있는 자극 소스 중 적어도 하나를 포함하는 단계와, 신체 튜브 트리 내에서 신체 튜브 트리 내의 복수의 목표 부위로 복수의 생전자기 인터페이스 디바이스를 이동시키는 단계로서, 복수의 목표 부위의 적어도 일부는 적어도 하나의 목표 조직의 부근에 위치되는 단계와, 하나 이상의 생전자기 인터페이스 디바이스의 적어도 일부에 의해 자극 목표에 전자기 자극을 전달하는 단계를 포함할 수 있다.
상기에 부가하여, 다른 방법 양태가 본 발명의 명세서의 부분을 형성하는 청구범위, 도면 및 상세한 설명에 설명되어 있다.
루멘 이동 생물학적 인터페이스 디바이스의 작동의 다양한 양태는 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 이들의 조합 하에서 수행될 수 있다. 하나 이상의 양태에서, 관련 시스템은 본 명세서에 언급된 방법 양태를 실시하기 위한 회로 및/또는 프로그래밍을 포함하지만 이들에 한정되는 것은 아니고, 회로 및/또는 프로그래밍은 시스템 설계자의 디자인 선택에 따라 본 명세서에 언급된 방법 양태를 실시하도록 구성된 하드웨어, 소프트웨어 및/또는 펌웨어의 실질적으로 임의의 조합일 수 있다.
상기 요약은 단지 예시적인 것이며 임의의 한정의 의미로 의도되는 것은 아니다. 전술된 예시적인 양태, 실시예, 및 특징에 부가하여, 부가의 양태, 실시예, 및 특징이 도면 및 이하의 상세한 설명을 참조하여 명백해질 것이다.
도 1은 루멘 이동 디바이스의 실시예의 도면.
도 2a 내지 도 2d는 루멘 이동 디바이스 구조 요소의 다수의 실시예의 도면.
도 3a 내지 도 3c는 루멘 이동 디바이스 구조 요소의 다수의 실시예의 도면.
도 4a 및 도 4b는 가변 길이 및 직경을 갖는 디바이스 구조체의 도면.
도 5a 내지 도 5f는 루멘 이동 디바이스 구조체의 다수의 실시예의 단면도.
도 6은 움직임 저지부를 포함하는 루멘 이동 디바이스의 실시예를 도시하고 있는 도면.
도 7a 내지 도 7d는 루멘 이동 디바이스 활성부의 다수의 실시예의 도면.
도 8a 및 도 8b는 루멘 이동 디바이스 활성부의 다수의 부가의 실시예의 도면.
도 9a 및 도 9b는 루멘 이동 디바이스의 위치설정 메커니즘을 도시하고 있는 도면.
도 10a 내지 도 10h는 유동 조절 요소의 예를 도시하고 있는 도면.
도 11은 유체 수집 구조체를 포함하는 루멘 이동 디바이스의 도면.
도 12는 물질 수집 구조체를 포함하는 루멘 이동 디바이스의 도면.
도 13은 루멘 이동 디바이스의 활성부의 실시예를 도시하고 있는 도면.
도 14는 루멘 이동 디바이스의 활성부의 실시예를 도시하고 있는 도면.
도 15는 루멘 이동 디바이스의 활성부의 실시예를 도시하고 있는 도면.
도 16은 저장된 전달 가능 물질을 포함하는 디바이스의 도면.
도 17은 저장된 전달 가능 물질 및 배리어 해제 메커니즘을 포함하는 디바이스의 실시예의 단면도.
도 18은 저장된 전달 가능 물질 및 배리어 해제 메커니즘을 포함하는 디바이스의 다른 실시예의 단면도.
도 19a 및 도 19b는 저장조로부터 파열 가능한 배리어를 경유하는 저장된 전달 가능 물질의 해제의 도면.
도 20a 및 도 20b는 저장조로부터 분해 가능한 배리어를 경유하는 저장된 전달 가능 물질의 해제의 도면.
도 21a 및 도 21b는 저장조로부터 제어 가능한 투과성을 갖는 배리어를 경유하는 저장된 전달 가능 물질의 해제의 도면.
도 22는 저장된 전달 가능 물질을 포함하는 디바이스의 다른 실시예의 단면도.
도 23a 및 도 23b는 캐리어 물질로부터의 저장된 전달 가능 물질의 해제의 도면.
도 24는 디바이스 해제 구조체를 포함하는 루멘 이동 디바이스를 도시하고 있는 도면.
도 25a 및 도 25b는 전달 및 수용 구조체를 포함하는 루멘 이동 디바이스를 도시하고 있는 도면.
도 26a는 절단 도구를 포함하는 루멘 이동 디바이스의 도면.
도 26b는 도 26a의 루멘 이동 디바이스의 단면도.
도 27은 스크레이핑 도구(scraping tool)를 포함하는 루멘 이동 디바이스의 도면.
도 28은 외부 제어부를 포함하는 루멘 이동 시스템의 도면.
도 29a 내지 도 29e는 루멘 이동 디바이스의 추진 메커니즘을 도시하고 있는 도면.
도 30a 및 도 30b는 팽창 및 연장 구조체를 포함하는 루멘 이동 디바이스의 예를 도시하고 있는 도면.
도 31은 루멘 이동 디바이스의 추진 메커니즘을 도시하고 있는 도면.
도 32a 및 도 32b는 추진 메커니즘의 다른 실시예를 도시하고 있는 도면.
도 33은 추진 메커니즘의 다른 실시예를 도시하고 있는 도면.
도 34는 루멘 이동 디바이스의 개략도.
도 35는 원격부를 포함하는 루멘 이동 디바이스의 개략도.
도 36은 루멘 이동 디바이스로 구현되는 방법의 흐름도.
도 37은 루멘 이동 디바이스로 구현되는 부가의 방법의 흐름도.
도 38은 루멘 이동 디바이스로 구현되는 부가의 방법의 흐름도.
도 39a 및 도 39b는 루멘 이동 디바이스로 구현되는 방법의 다수의 변형예를 도시하고 있는 흐름도.
도 40a 내지 도 40f는 루멘 이동 디바이스로 구현되는 방법의 부가의 변형예를 도시하고 있는 흐름도.
도 41은 루멘 이동 디바이스 시스템의 블록도.
도 42는 루멘 이동 디바이스를 제어하기 위한 논리의 실시예의 블록도.
도 43은 루멘 이동 디바이스를 제어하기 위한 논리의 부가의 실시예의 블록도.
도 44는 루멘 이동 디바이스를 사용하는 방법의 흐름도.
도 45는 루멘 이동 디바이스를 사용하는 방법의 흐름도.
도 46은 루멘 이동 디바이스를 사용하는 방법의 흐름도.
도 47은 루멘 이동 디바이스를 사용하는 방법의 흐름도.
도 48a 내지 도 48c는 2개의 루멘 이동 디바이스를 포함하는 시스템의 실시예를 도시하고 있는 도면.
도 49는 루멘 이동 디바이스를 사용하는 방법의 흐름도.
도 50a 및 도 50b는 신체 루멘 내에서의 루멘 이동 디바이스의 동작의 예의 종단면도.
도 51a 및 도 51b는 신체 루멘 내에서의 루멘 이동 디바이스의 동작의 예의 종단면도.
도 52a 및 도 52b는 신체 루멘 내에서의 루멘 이동 디바이스의 동작의 예의 종단면도.
도 53a 및 도 53b는 신체 루멘 내에서의 루멘 이동 디바이스의 동작의 예의 종단면도.
도 54는 루멘 이동 디바이스의 실시예의 개략도.
도 55는 루멘 이동 디바이스의 실시예의 개략도.
도 56은 루멘 이동 디바이스의 실시예의 개략도.
도 57은 원격부를 포함하는 루멘 이동 디바이스의 실시예의 개략도.
도 58은 전기 자극 디바이스를 설치하는 방법의 흐름도.
도 59는 도 58의 방법의 변형예를 도시하고 있는 흐름도.
도 60은 도 58의 방법의 변형예를 도시하고 있는 흐름도.
도 61은 도 58의 방법의 변형예를 도시하고 있는 흐름도.
도 62는 도 58의 방법의 변형예를 도시하고 있는 도면.
도 63은 도 58의 방법의 변형예를 도시하고 있는 도면.
도 64는 주입에 의한 신체 내로의 루멘 이동 디바이스의 전달을 도시하고 있는 도면.
도 65는 카테터로부터의 루멘 이동 디바이스의 해제를 도시하고 있는 도면.
도 66은 주입에 의한 다수의 루멘 이동 디바이스의 전달을 도시하고 있는 도면.
도 67a 및 도 67b는 도 58의 방법의 또 다른 변형예를 도시하고 있는 흐름도.
도 68은 감지된 신호에 기초하는 루멘 이동 디바이스에 의한 자극의 전달을 도시하고 있는 도면.
도 69는 도 58의 방법의 부가의 변형예의 흐름도.
도 70은 적어도 하나의 부가의 자체 추진 전자기 자극 디바이스의 설치를 포함하기 위한 도 58의 방법의 확장의 흐름도.
도 71은 도 58의 방법의 확장의 흐름도.
도 72는 목표 조직 둘레에 위치된 다수의 자극 또는 기록 디바이스의 사용을 도시하고 있는 도면.
도 73a, 도 73b 및 도 73c는 루멘 이동 디바이스를 갖는 신체 루멘 내의 목표 부위에서의 생전자기 인터페이스 디바이스의 설치를 도시하고 있는 도면.
도 74는 생전자기 인터페이스 시스템을 구성하는 방법의 흐름도.
도 75는 도 74의 방법의 변형예를 도시하고 있는 흐름도.
도 76은 도 74의 방법의 변형예를 도시하고 있는 흐름도.
도 77은 생전자기 인터페이스 시스템을 설치하는 방법의 흐름도.
도 78a 내지 도 78b는 복수의 생전자기 인터페이스 디바이스의 동시의 도입을 도시하고 있는 도면.
도 79는 목표 조직 내에 위치된 다수의 자극 또는 기록 디바이스의 사용을 도시하고 있는 도면.
도 80은 도 77의 방법의 변형예를 도시하고 있는 흐름도.
도 81은 도 77의 방법의 부가의 변형예를 도시하고 있는 흐름도.
도 82는 도 77의 방법의 부가의 변형예를 도시하고 있는 흐름도.
도 83은 도 77의 방법의 부가의 변형예를 도시하고 있는 흐름도.
도 84는 도 77의 방법의 부가의 변형예를 도시하고 있는 흐름도.
도 85는 신경 자극 디바이스를 설치하는 방법의 흐름도.
도 86은 도 85의 방법의 다수의 변형예를 도시하고 있는 흐름도.
도 87은 도 85의 방법의 부가의 변형예를 도시하고 있는 흐름도.
도 88은 도 85의 방법의 부가의 변형예를 도시하고 있는 흐름도.
도 89는 도 85의 방법의 또 다른 변형예를 도시하고 있는 도면.
도 90은 생전자기 신호 감지 디바이스를 설치하는 방법의 흐름도.
도 91은 도 90의 방법의 다수의 변형예를 도시하고 있는 흐름도.
도 92는 도 90의 방법의 부가의 변형예를 도시하고 있는 흐름도.
도 93은 도 90의 방법의 부가의 변형예를 도시하고 있는 흐름도.
도 94는 심장 자극 디바이스를 설치하는 방법의 흐름도.
도 95는 도 94의 방법의 다수의 변형예를 도시하고 있는 흐름도.
도 96은 도 94의 방법의 다수의 부가적인 변형예를 도시하고 있는 흐름도.
이하의 상세한 설명에서, 상세한 설명의 부분을 형성하고 있는 첨부 도면을 참조한다. 도면에서, 유사한 도면 부호는 문맥상 달리 지시되지 않으면 전형적으로 유사한 구성 요소를 식별한다. 상세한 설명, 도면 및 청구범위에 설명된 예시적인 실시예는 한정적인 것을 의미하는 것은 아니다. 다른 실시예가 이용될 수 있고, 다른 변경이 본 명세서에 제시되어 있는 요지의 사상 또는 범주로부터 벗어나지 않고 이루어질 수 있다.
루멘 이동 디바이스는 루멘 활성 디바이스의 예이다. 루멘 활성 디바이스 및 관련 방법과 시스템은 본 명세서에 참조로서 포함되어 있는 2006년 4월 12일 출원된 발명의 명칭이 "루멘 활성 디바이스(Lumenally Active Device)"인 미국 특허 출원 제11/403,230호에 설명되어 있다. 미국 특허 출원 제11/403,230호는 신체 루멘의 적어도 일부 내에 끼워지도록 구성된 구조 요소를 포함할 수 있는 루멘 활성 시스템을 설명하고 있으며, 이 구조 요소는 루멘 벽 결합부 및 신체 루멘 내의 유체와 접촉하도록 구성된 유체 접촉부와, 유체 내의 관심 조건을 검출할 수 있는 센서와, 센서에 작동적으로 접속되어 센서에 의한 유체 내의 관심 조건의 검출 시에 응답 개시 신호를 생성하도록 구성된 응답 개시 회로와, 응답 개시 회로에 작동적으로 접속되어 응답 개시 신호의 수신시에 응답을 생성할 수 있는 활성부를 포함한다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 루멘 이동 디바이스(10)의 실시예는 신체 루멘(14)의 적어도 일부 내에 끼워지도록 구성된 구조 요소(12)를 포함할 수 있다. 구조 요소(12)는 루멘 벽 결합부(16) 및 신체 루멘 내의 유체에 접촉하도록 구성된 유체 접촉부(18)를 포함할 수 있다. 루멘 이동 디바이스(10)는 구조 요소가 전개되는 신체 루멘(14)을 통한 구조 요소(12)의 이동을 생성할 수 있는 추진 메커니즘(20)과, 신체 루멘 내의 관심 조건을 검출할 수 있는 센서(22)와, 센서(22)에 작동적으로 접속되고 신체 루멘[예를 들어, 플라크(plaque)(30)] 내의 관심 조건의 검출시에 응답 개시 신호를 생성하도록 구성된 응답 개시 회로(24)와, 응답 개시 회로에 작동적으로 접속되어 응답 개시 신호의 수신시에 응답을 생성할 수 있는 활성부(26)를 또한 포함할 수 있다. 신체 루멘(14)은 벽부(28)에 의해 형성되고, 이 벽부는 혈관의 벽 또는 생물체의 신체 내의 다른 루멘 포함 구조체일 수 있다. 본 예에서, 체액은 화살표에 의해 지시되어 있는 방향으로 루멘(14)을 통해 유동한다. 유체는 구조 요소(12)의 중앙 개구(32)를 통해 유동하고, 구조 요소(12)의 내부면은 유체 접촉부(18)를 형성한다. 도 1의 실시예에서, 센서(22) 및 활성부(26)는 유체 접촉부(18)에 위치될 수 있다. 루멘 벽 결합부(16)는 예를 들어 회전 휠(wheel)일 수 있고, 이는 벽부(28)와 마찰식으로 결합하도록 기능하고 또한 회전 모터(20)와 조합하여 신체 루멘(14)을 통해 루멘 이동 디바이스(10)를 이동시키기 위한 추진 메커니즘(34)으로서 또한 기능할 수 있다. 루멘 이동 디바이스의 다른 실시예에서, 루멘 벽에 결합하고 및/또는 루멘을 통해 디바이스를 추진하기 위한 다른 구조체 및 방법이 이용될 수 있다.
루멘 이동 디바이스 또는 시스템의 실시예는, 예를 들어 기도, 심장혈관계(예를 들어, 혈관), 신경계의 CSF-공간(뇌척수액 공간)의 부분(예를 들어, 척주관, 뇌실, 지주막하 공간 등), 요로의 부분(예를 들어, 요관), 림프계의 부분, 복강의 부분, 흉강의 부분, 소화관의 부분, 생식기관의 부분, 여성 생식기관(예를 들어, 난관의 루멘) 또는 남성 생식기관[부고환, 수정관(vas deferens) 또는 정관(ductul deferens), 수출관, 팽대, 정관(seminal duct), 사정관, 또는 요도를 포함하지만 이들에 한정되는 것은 아닌 다양한 루멘을 포함함], 담관, 콧구멍 또는 비강, 구강, 소화관, 누관(tear duct), 또는 샘계(glandular system)를 포함하는 생물체의 신체 루멘에 사용하기 위해 구성될 수 있다(예를 들어 루멘 내에 끼워지도록 구성됨). 다른 신체 루멘이 청각 또는 시각계에서, 또는 이들의 상호 접속부, 예를 들어 유스타키오관(Eustachian tube)에서 발견될 수 있다. 본 명세서에 설명되어 있는 디바이스 및 시스템의 몇몇은 유체가 그를 통해 유동하는 루멘에 사용될 수 있 지만, 이러한 디바이스 또는 시스템은 이동 유체를 포함하는 관형 루멘 포함 구조체에서의 사용에 한정되도록 의도되는 것은 아니고, 몇몇 용례에서는 루멘 이동 디바이스는 비교적 이동하지 않는 또는 간헐적으로 이동하는 유체를 포함하는 신체 루멘에 사용될 수도 있다.
용어 "신체관 트리(body tube tree)"는, 본 명세서에서 사용될 때 분기 구조를 갖는 신체 루멘을 칭하는데, 즉 루멘의 제1 영역이 2개 이상의 분기로 분할되거나 측면 루멘이 메인 루멘으로부터 분기하는 적어도 하나의 분기점을 포함하는 것을 칭한다. "신체관 트리"는 상기에 지시되어 있는 것 이외의 임의의 특정 구조, 형태, 레벨 또는 구성, 또는 복잡성의 레벨을 시사하도록 의도되는 것은 아니다. 신체관 트리의 예는 예를 들어 심장혈관계, 호흡기계, 및 CSF-공간을 포함하지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
혈관 카테터, 척수액 지름길(shunt), 혈관 이식편, 창자 재문합, 우회로 이식편, 다양한 유형의 내재 스텐트(예를 들어, 혈관, 위창자, 기관, 호흡기, 요관, 비뇨생식기 등) 및 외과적으로 생성된 샛길(fistula)을 포함하는 신체 내의 인공 루멘이 또한 용어 "신체 루멘"의 범주 내에 포함된다.
용어 유체는, 본 명세서에서 사용될 때 액체, 가스, 및 유체 거동을 나타내는 다른 조성물, 혼합물 또는 물질을 칭할 수 있다. 신체 루멘 내의 유체는 액체, 또는 가스 또는 기체 혼합물을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용될 때, 용어 유체는 액체, 가스, 또는 유체 캐리어 내에 고체 입자를 또한 포함하는 이들의 혼합물을 포함할 수도 있다. 액체는 2개 이상의 상이한 액체, 용액, 슬러리, 또는 현탁액의 혼합물을 포함할 수도 있다. 체액은 예를 들어 세포, 세포 단편(cell fraction) 또는 성분, 세포, 박테리아, 바이러스 또는 진균종, 이온, 분자, 가스 기포, 용해된 가스, 현탁 입자 또는 체액 내에 존재할 수 있는 다양한 다른 물질의 집합 또는 집단과 같은 성분을 포함할 수도 있다. 체액 성분은 체액 내에 일반적으로 존재하는 물질, 자연적으로 유도되지만 체액 내에는 일반적으로 존재하지 않는 물질, 또는 체액에 들어가거나 도입되어 있는 이물질(예를 들어, 병원체, 독소, 오염물, 또는 약물을 포함하지만 이들에 한정되는 것은 아님)일 수도 있다. 신체 루멘 내에 존재하는 액체의 예는 혈액, 림프, 혈청, 소변, 정액, 소화액, 눈물, 타액, 점액, 뇌척수액, 장 내용물(intestinal content), 쓸개즙, 상피 삼출물, 또는 식도 내용물을 포함한다. 신체 루멘 내에 존재하는 액체는 혈액 대체제, 또는 약품, 영양소, 또는 염 용액과 같은 합성 또는 도입 액체를 포함할 수도 있다. 유체는 용해된 가스 또는 가스 기포를 함유하는 액체, 또는 미세한 액적 또는 고체 입자를 함유하는 가스를 포함할 수도 있다. 신체 루멘 내에서 발견되는 가스 또는 기체 혼합물은 예를 들어 비강 또는 기도 내의 들이마신 공기 및 내쉰 공기, 또는 장내 가스를 포함할 수도 있다.
루멘 이동 디바이스는 디바이스 치수, 물질 특성 및 추진 메커니즘의 적절한 선택을 통해 특정 루멘 내에 끼워지도록 구성될 수 있다. 구성 양태는 무엇보다도 디바이스의 재료 및 구조의 모두에 의존할 수 있는 크기, 형상, 강도/가요성, 다공성, 및 생체적합성을 포함할 수 있다. 루멘 이동 디바이스의 치수는 디바이스가 관심 루멘의 최소 예측된 치수 이내로 끼워지도록 충분히 작을 수 있도록 선택될 수도 있다. 선택 루멘에서 사용하기 위해 생체적합성이 있고 충분히 내구성이 있는 물질이 당 기술 분야의 숙련자들에게 양호하게 공지된 표준에 기초하여 선택될 수도 있다. 루멘 이동 디바이스 또는 시스템이 사용되어야 하는 경우마다, 루멘 이동 시스템의, 특히 루멘 이동 시스템의 구조 요소의 치수 및 기계적 특성(예를 들어, 강성)은 디바이스의 신뢰적인 위치설정을 제공하고 신체 루멘을 포함하는 루멘 포함 구조체로의 손상을 방지하기 위해 사용 위치와의 적합성에 대해 선택될 수 있다. 추진 메커니즘은 이동될 루멘의 유형 및 특성에 대해 선택될 수도 있다. 이동될 길이에 걸쳐 비교적 균일한 단면(높이 및/또는 폭)을 갖는 루멘은 대부분의 추진 메커니즘에 의해 횡단될 수 있다. 이동될 길이에 걸쳐 단면이 상당히 변하는 루멘은 모든 측면에서 루멘 벽에 결합하는 몇몇 추진 메커니즘에 대한 문제점을 가질 수 있지만, 루멘의 일 측면을 따라 서행 이동(walk)하거나 구르거나, 또는 하나 초과의 추진 모드를 이용하는 루멘 이동 디바이스가 루멘 단면의 변화에 양호하게 적응될 수도 있다. 그 치수를 변경(예를 들어, 길이 및 직경을 변경)할 수 있는 루멘 이동 디바이스가 또한 몇몇 용례에서 실용성을 가질 수도 있다. 예를 들어, 본 명세서에 그대로 참조로서 포함되어 있는 미국 특허 출원 공개 제2005/0177223호를 참조하라. 그러나, 다수의 경우에, 특정 용례에 적합한 고정 치수의 루멘 이동 디바이스를 설계하거나, 다수의 크기의 루멘 이동 디바이스의 세트를 제공하고 이로부터 특정 용례 또는 특정 환자에 대해 최선의 크기를 선택하여 개별 환자들 사이의 루멘 치수의 가변성을 고려하는 것이 가능할 수 있다. 루멘 이동 디바이스는 추진 메커니즘, 움직임 제어 회로, 센서, 응답 개시 회로 또는 활성부 중 적어 도 하나를 운반하는 구조 요소를 포함할 수도 있다. 다양한 재료가 구조 요소의 구성에 사용될 수도 있다. 예를 들어, 구조 요소는 자기 팽창형 물질, 탄성 물질, 또는 메시형 물질을 포함할 수도 있다. 가요성이 또한 구성 뿐만 아니라 재료에 의해 제공될 수 있는데, 예를 들어 구조 요소는 슬롯 형성된(slotted) 구조를 포함할 수 있다. 구조 요소는 전술된 바와 같이 생체적합성 물질을 포함할 수 있고, 생체활성 성분(구조 요소에 부착되거나 구조 요소 내에 합체된 약품 배출 코팅 또는 생체활성 물질 등)을 포함할 수도 있다.
도 2a 내지 도 2d는 신체 루멘에 사용하기 위한 루멘 이동 디바이스의 구조 요소의 다수의 가능한 구성을 도시하고 있다. 몇몇 실시예에서, 구조 요소는 실질적으로 관형 구조체일 수 있다. 구조 요소는 신체 루멘과 유체 연통하는 하나 또는 다수의 루멘을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 구조 요소는 조정 가능한 직경을 가질 수도 있다. 구조 요소는 도 2a에 도시되어 있는 바와 같은 짧은 원통(50), 도 2b에 도시되어 있는 바와 같은 환형체(annulus)(52), 도 2c에 도시되어 있는 바와 같은 원통(54), 또는 도 2d에 도시되어 있는 바와 같은 나선체(56)의 형태일 수 있다. 나선형 구조체는 예를 들어 본 명세서에 그대로 참조로서 포함되어 있는 베즈로우크(Bezrouk) 등의 "니티놀 나선형 스텐트의 온도 특징(Temperature Characteristics of Nitinol Spiral Stents)"; Scripta Medica(BRNO); 2005년 8월, 2005년 10월, pp. 219-226, Vol. 78, No.4에 개시되어 있다. 원통(54) 또는 나선체(56)와 같은 세장형 형태는 예를 들어 혈관과 같은 관형 루멘 포함 구조체에 사용하기에 적합할 수 있다.
구조 요소는 무기 또는 유기 특징의 것들을 포함하는 금속, 폴리머, 직물 및 다양한 복합 재료를 포함하는 다양한 물질로 형성될 수 있는데, 유기 특징을 포함하는 것은 적합한 생체적합성 및 기계적 특성을 제공하도록 선택된 생물학적 및 비생물학적 기원의 모두의 재료를 포함한다. 이들 및 다른 구조 요소의 예에서, 센서, 회로 및 추진 메커니즘과 같은 부가의 요소가 예를 들어 구조 요소에 부착되거나 접속되거나, 구조 요소 상에 제조되거나, 구조 요소와 일체로 형성될 수 있는 것으로 고려되지만, 이러한 부가의 구성 요소는 이들 도면에 도시되어 있지는 않다.
몇몇 실시예에서, 구조 요소는 자기 팽창형 물질, 또는 탄성 물질을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 구조 요소의 형태 뿐만 아니라 물질은 구조 요소의 팽창 또는 만곡 특성에 기여할 수 있다. 예를 들어, 구조 요소는 메시형 물질 또는 슬롯 형성된 구조체로 형성되거나 이들을 포함할 수도 있다.
도 3a 내지 도 3c에 도시되어 있는 바와 같이, 구조 요소의 기본 형태는 예를 들어 도 3a의 구조 요소(60)에 도시되어 있는 바와 같은 천공부, 도 3b의 구조 요소(62)에 도시되어 있는 바와 같은 메시 구조체, 또는 도 3c의 구조 요소(66)의 하나 이상의 슬롯(64)의 포함과 같은 다양한 변형을 받게 될 수도 있다. 슬롯(64)은 구조 요소(66)의 전체 길이를 따라 연장하고, 다른 실시예에서 하나 이상의 슬롯(또는 메시 또는 천공부)이 구조 요소의 단지 일부분에만 존재할 수도 있다. 탄성 물질로 형성된 나선체, 메시 또는 슬롯 형성된 구조 요소(도 2d, 도 3b 및 도 3c에서와 같이)를 사용함으로써, 탄력성, 탄력이 있는 또는 자기 팽창형/자기 수축 형 구조 요소가 형성될 수 있다. 자기 팽창형 또는 자기 수축형 구조 요소는 생물체의 신체 루멘 내의 구조 요소의 위치설정을 용이하게 할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 조정 가능한 직경, 테이퍼(taper), 및 길이 특성을 갖는 가요성 물질이 사용될 수도 있다. 예를 들어, 몇몇 물질은 도 4a에 도시되어 있는 바와 같은 더 기다랗고 더 좁은 형태(70)로부터 도 4b에 도시되어 있는 바와 같은 더 짧고 더 넓은 형태(72)로 변경될 수도 있고, 또는 이들의 길이에 걸쳐 테이퍼질 수도 있다. 이 유형의 팽창/수축 특성을 나타낼 수 있는 구조 요소는 예를 들어 다양한 금속 또는 플라스틱 및 몇몇 폴리머 물질로 형성된 메시 구조체를 포함할 수 있다. 가능한 형상 변경 물질의 예는 "열에 의한 기민한 신규한 플라스틱 변경 형상(Agile new plastics change shape with heat); MIT 뉴스 오피스(News Office), 메사추세츠 공대(Massachusetts Institute of Technology), 2006년 11월 20일, pp. 1-4, http://web.mit.edu/newsoffice/2006/triple-shape.html와, "열에 의한 기민한 신규한 플라스틱 변경 형상", MIT 테크 토크(Tech Talk), 2006년 11월 22일, p.5(1 페이지)와, 샤힌푸어 모센(SHAHINPOOR, MOHSEN), 김 광 제이(KIM, KWANG, J)["이온성 폴리머 금속 복합재: IV. 인더스트리얼 및 의학 응용; 스마트 물질 및 구조; 2005년; pp.197-214; Vol. 14; Institute of Physics Publishing)에 설명되어 있고, 이들 모두는 그대로 본 명세서에 참조로서 포함되어 있다.
도 2a 내지 도 2c, 도 3a 내지 도 3c, 및 도 4a 및 도 4b에 도시되어 있는 예시적인 실시예는 단일의 중앙 개구를 갖는 실질적으로 원통형, 및 중공의 관형 형태이다. 따라서, 원통형 구조 요소의 외부는 신체 루멘의 벽에 접촉하여 결합하 고, 구조 요소의 내부(단일 중앙 개구 내의)는 구조 요소의 유체 접촉부를 형성할 수 있다. 그러나, 다양한 실시예에 따른 루멘 이동 디바이스는 단일의 중앙 개구를 갖는 원통형 구조 요소에 한정되는 것은 아니다. 대안적으로, 구조 요소는 신체 루멘의 벽의 부분을 따라 접촉하여 이동하여, 신체 루멘 내의 유체의 이동을 방해하지 않고 그 단면의 일부에 걸쳐 루멘 벽에 접촉하거나 결합하도록(그 전체 단면을 따라 루멘벽에 접촉하는 것과는 대조적으로) 구성될 수 있다. 이러한 실시예는 도 5a에 도시되어 있는 단면을 갖는 대략적으로 반구형 또는 반타원형일 수 있다. 다른 실시예는 신체 루멘의 중앙부를 통해 이동하도록 구성된 환약(pill) 또는 캡슐형일 수 있다.
도 5a 내지 도 5f는 루멘 이동 디바이스의 구조 요소의 다양한 단면 형태를 도시하고 있다. 도 5a에서, 루멘 이동 디바이스(100)는 루멘 포함 구조체(104)의 루멘(102) 내에 위치된다. 이 실시예에서, 유체 접촉부(106)는 루멘(102)에 대면하는 구조 요소(100)의 표면일 수 있고, 루멘 벽 결합부(108)는 구조 요소(100)의 표면(100) 상에 조직 접착제의 층을 포함할 수 있다. 조직 접착제는 그 목적지에 도달할 때 루멘 이동 디바이스로부터 해제될 수 있다. 루멘 이동 디바이스(100)는 대략 반구형 또는 반난형(hemi-ovoid)일 수 있다. 루멘 벽 결합부(108)는 대략 루멘의 곡률에 대응하는 곡률을 가질 수 있다.
도 5b는 루멘 포함 구조체(154)의 루멘(152) 내의 구조 요소(150)의 부가의 실시예를 단면도로 도시하고 있다. 구조 요소(150)는 다수의 개구(156)를 포함하고, 이 개구의 각각은 유체 접촉부를 형성하는 내부면(158)을 포함한다. 구조 요 소(150)는 루멘 접촉 구조체(154)에 대해 제위치에 구조 요소(150)를 유지하는 루멘 벽 결합부로서 기능하는 하나 이상의 후크 또는 갈고리형 구조체(160)를 포함할 수 있다.
도 5c는 루멘 포함 구조체(204)의 루멘(202) 내의 구조 요소(200)의 실시예를 단면도로 도시하고 있다. 구조 요소(200)는 대형 중앙 개구(206) 및 다수의 주위 개구(208)를 포함한다. 각각의 개구(206 또는 208)의 내부면은 유체 접촉부로서 기능하고, 돌출부(210)는 루멘 포함 구조체(204)의 벽의 내부로 마찰식으로 결합하거나 약간 돌출할 수 있는 루멘 벽 결합부로서 기능한다.
도 5d는 구조 요소(250)가 실질적으로 타원형 단면을 갖고 슬롯(252)을 포함하는 부가의 실시예를 도시하고 있다. 루멘 포함 구조체(254)는 일반적으로 타원형 단면일 수 있거나, 구조 요소(250)의 형상으로 변형되도록 충분히 가요성일 수도 있다. 구조 요소(250)는 검정색 화살표에 의해 지시되어 있는 바와 같이 외향력을 생성하여 구조 요소(250)의 단부(256)가 루멘 벽에 대해 가압되어 그에 결합하게 하는 압축 스프링형 구조체일 수 있다. 구조 요소(250)의 내부면(258)은 구조 요소(250)의 유체 접촉부로서 기능한다.
도 5e는 루멘 포함 구조체(302) 내의 구조 요소(300)의 단면도이다. 구조 요소(300)는 루멘 포함 구조체(302)의 루멘 벽(306)에 접촉하고 루멘 벽 결합부로서 기능하는 다수의 돌출 아암(304)을 포함한다. 아암(304)의 내부면(308)은 구조 요소(300)의 유체 접촉부로서 기능한다.
도 5f는 루멘 포함 구조체(352) 내에 위치된 구조 요소(350)의 다른 예를 도 시하고 있다(단면도). 구조 요소(350)는 2개의 개구(354)를 포함한다. 개구(354)의 내부면(356)은 유체 접촉부로서 기능하고, 구조 요소(350)의 외부면(358)은 루멘 벽 결합부로서 기능한다.
도 1 내지 도 5f에 도시되어 있는 구조 요소는 예로서 기능하도록 의도된 것이고 결코 한정적인 것은 아니다. 특정 신체 루멘에 적합한 구조 요소 크기 및 형태의 선택이 당 기술 분야의 숙련자에 의해 선택될 수 있다. 구조 요소는 다양한 물질로부터 다양한 제조 방법에 의해 구성될 수 있다. 적합한 물질은 당 기술 분야의 숙련자들에게 공지되어 있는 바와 같이 적합한 생체적합성, 살균성, 기계적 및 물리적 특성을 갖는 금속, 세라믹, 폴리머, 및 복합 물질을 포함할 수 있다. 물질 및 선택 기준의 예는 예를 들어 생의학 공학 핸드북( The Biomedical Engineering Handbook ), 제2 판, 제I 권, 제이. 디. 브론지노(J. D. Bronzino) 편집, 판권(Copyright) 2000년, CRC 프레스 엘엘씨(Press LLC), pp. IV-1-43-31에 설명되어 있다. 제조 기술은 사출 성형, 압출, 다이 커팅, 신속 표본화, 자체 조립 등을 포함할 수 있고, 재료 및 디바이스 크기 및 형태의 선택에 의존할 수 있다. 루멘 이동 디바이스의 감지부, 활성부 및 추진 메커니즘 또는 구조체 뿐만 아니라 관련 회로(도 2a 내지 도 5f에는 도시되어 있지 않음)는 다양한 마이크로제조 및/또는 MEMS 기술을 사용하여 구조 요소 상에 제조될 수 있고, 또는 하나 이상의 개별 구성 요소로서 개별적으로 구성되어 이후에 구조 요소에 조립될 수도 있다. 마이크로제조 기술의 예는 예를 들어 미국 특허 출원 공개 제2005/0221529호, 제2005/0121411호, 제2005/0126916호 및 니이트라이 졸트(NYITRAI, ZOLT), 일리에팔 비-비테즈 졸트(ILLYEFAVI-VITEZ ZSOLT), 핑콜라 자노스(PINKOLA, JANOS)의 "마스킹 및 에칭 기술에 의한 스텐트의 준비(Preparing Stents with Masking & Etching Technology)"; 전자 기술의 26차 국제 춘계 세미나, 2003년 5월 8일-2003년 5월 11일, pp.321-324, IEEE에 설명된 것들을 포함하고, 이 참조 문헌들은 그대로 본 명세서에 참조로서 포함되어 있다.
도 6에 도시되어 있는 바와 같은 실시예에 따르면, 루멘 이동 디바이스(400)는 움직임 저지부(402), 신체 루멘 내의 유체와 접촉하여 신체 루멘을 통한 유체의 유동을 적어도 간헐적으로 허용하도록 구성된 유체 접촉부(404), 루멘 이동 디바이스가 전개되는 신체 루멘을 통해 루멘 이동 디바이스의 이동을 생성할 수 있는 추진 메커니즘(406), 상기 루멘 이동 디바이스에 의해 적어도 부분적으로 운전되어 추진 메커니즘(406)을 제어하여 신체 루멘을 통한 루멘 이동 디바이스(400)의 이동을 제어하도록 구성된 움직임 제어 회로(408), 신체 루멘 내의 관심 조건을 검출하고 관심 조건의 검출을 지시하는 감지 신호(412)를 생성할 수 있는 센서(410), 센서에 작동적으로 접속되어 신체 루멘 내의 관심 조건의 검출을 지시하는 감지 신호의 수신시에 응답 개시 신호(416)를 생성하도록 구성된 응답 개시 회로(414), 및 응답 개시 회로에 작동적으로 접속되어 응답 개시 신호의 수신시에 응답을 발생시킬 수 있는 활성부(418)를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 관심 조건은 국부적인 관심 조건(예를 들어, 상해 또는 질병 조직, 해부학적 특징 등의 존재에 관련된 조건)일 수 있다.
움직임 제어 회로는 센서에 작동적으로 접속되고 적어도 부분적으로는 신체 루멘 내의 관심 조건의 검출을 지시하는 감지 신호의 수신에 응답하여 추진 메커니즘을 제어하도록 구성될 수 있다.
움직임 저지부는 예를 들어 도 6에 도시되어 있는 바와 같이 루멘 벽에 적어도 일시적으로 부착할 수 있는 고정구(anchor), 예를 들어 도 5b에 도시되어 있는 바와 같은 적어도 하나의 후크 또는 갈고리, 도 5a에 도시되어 있는 바와 같은 적어도 하나의 접착 물질 또는 아교, 추진 메커니즘의 작용에 대향하는 브레이크 또는 추진 메커니즘을 위한 차단부(shutoff)를 포함하는 다양한 형태를 취할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 움직임 저지부는 추진 메커니즘을 위한 반전 메커니즘을 포함할 수 있고, 이는 움직임을 정지하기 위해 신체 루멘을 통한 유체의 유동에 대향하도록 반전 방향으로의 충분한 추진을 제공할 필요가 있을 수 있다. 움직임 저지부는 추진 메커니즘의 부분 또는 이와 관련될 수 있고(예를 들어, 추진 메커니즘을 위한 차단부), 또는 개별 메커니즘(접착제, 후크 또는 갈고리형 구조체, 고정구 등)일 수 있다.
루멘 이동 디바이스는 응답 개시 신호의 수신시에 응답을 발생시킬 수 있는 활성부를 포함할 수 있다. 루멘 이동 디바이스는 동일하거나 상이한 유형일 수 있는 단일의 활성부 또는 다수의 활성부를 포함할 수 있다. 활성부는 관련 또는 상보형 기능을 수행할 수도 있다. 다수의 상이한 유형의 활성부가 루멘 이동 디바이스의 실시예에 사용될 수 있는데, 루멘 이동 디바이스는 하나 이상의 활성부를 포함할 수 있고, 각각의 활성부는 하나 이상의 작용을 수행할 수 있다.
도 7a 내지 도 27은 루멘 이동 디바이스에 포함될 수 있는 상이한 활성부의 예를 제공한다. 몇몇 활성부는 이동 중에 루멘 이동 디바이스에 사용하기에 가장 적합할 수 있고, 몇몇 활성부는 신체 루멘 내에서 휴지 상태에 있는 루멘 이동 디바이스에 의해 사용하기에 가장 적합할 수도 있다. 본 명세서에 설명되어 있는 활성부의 다수의 예는 각각의 상황 하에서 사용하도록 구성될 수도 있다.
활성부는 도 7a에 도시되어 있는 바와 같이 응답 개시 회로(451)에 작동적으로 결합되고 응답 개시 신호의 수신에 응답하여 가열을 발생시키도록 구성된 가열 요소(450)를 포함할 수 있다. 가열 요소는 전류가 그를 통과할 때 열을 발생시키는 저항 요소일 수 있고, 또는 전자기장에 노출시에 열을 발생시키는 자기 활성 물질일 수 있다. 자기 활성 물질의 예는 영구 자화가능 물질, 철, 니켈, 코발트 및 이들의 합금과 같은 강자성 물질, 마그네타이트와 같은 페리 자성(ferrimagnetic) 물질, 제1철 물질, 제2철 물질, 석영과 같은 반자성 물질, 실리케이트 또는 설파이드와 같은 상자성 물질, 및 강자성 물질과 유사하게 거동하는 경사진 반강자성 물질과 같은 반강자성 물질을 포함하고, 전기 활성 물질의 예는 강유전체, 압전체 및 유전체를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 열은 발열 화학 반응을 통해 발생될 수 있다. 미국 특허 출원 공개 제2002/0147480호 및 제2005/0149170호는 가열 및/또는 냉각 메커니즘 및 구조체의 예를 제공하고, 본 명세서에 참조로서 포함되어 있다.
대안적으로, 활성부는 도 7b에 도시되어 있는 바와 같이, 응답 개시 회로(453)에 작동적으로 결합되고 응답 개시 신호의 수신에 응답하여 냉각을 발생하도록 구성된 냉각 요소(452)를 포함할 수 있다. 냉각은 다수의 메커니즘 및/또는 구조체에 의해 발생될 수 있다. 예를 들어, 냉각은 제어 신호에 응답하여 용기의 작동 또는 밸브의 개방에 의해 개시되는 (질화암모늄과 물의 혼합과 같은) 흡열 반응에 의해 발생될 수 있다. 냉각을 발생시키는 다른 방법 및/또는 메커니즘은 열전(펠티어 효과) 및 액체-가스-증발(주울-톰슨) 디바이스를 포함할 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
몇몇 실시예에서, 활성부는 도 7c에 도시되어 있는 바와 같이, 응답 개시 회로(455)에 작동적으로 결합되고 응답 개시 신호의 수신에 응답하여 전자기 방사선을 방출하도록 구성된 전자기 방사선 소스(454)를 포함할 수 있다. 전자기 방사선 소스는 예를 들어 발광 다이오드 및 레이저 다이오드와 같은 광원, 또는 전자기 에너지 또는 방사선의 다른 주파수, 무선파, 마이크로파, 자외선 광선, 적외선 광선, 광학 광선, 테라헤르츠 빔 등의 소스를 포함할 수 있다.
활성부는 도 7d에 도시되어 있는 바와 같이 응답 개시 회로(457)에 작동적으로 결합되고 응답 개시 신호의 수신에 응답하여 음향 에너지를 방출하도록 구성된 음향 에너지 소스(456)(예를 들어 압전 요소)를 포함할 수 있다. 음향 에너지 소스는 청각 주파수, 아음속 주파수 및 초음파 주파수를 포함하는 다양한 주파수의 압력 펄스를 발생할 수 있다. 마이크로스케일 음향 트랜스듀서는 예를 들어 본 명세서에 참조로서 포함되어 있는 미국 특허 제5,569,968호에서 구성될 수 있다.
활성부는 응답 개시 회로에 작동적으로 결합되어 응답 개시 신호의 수신에 응답하여 신체 루멘에 압력을 인가하도록 구성된 압력 소스를 포함할 수 있다. 인가된 압력은 포지티브 압력(예를 들어, 전술된 바와 같이 루멘 벽과 디바이스의 압력 끼워맞춤을 형성하기 위한, 또는 예를 들어 출혈을 중단시키기 위해 특정 위치 로 압력을 인가하기 위한) 또는 네거티브 압력(예를 들어, 전술된 바와 같이 예를 들어 누설 또는 동맥류를 밀봉하기 위해 루멘 이동 디바이스에 루멘 벽의 일부를 고착시키거나 디바이스를 위치시키기 위한 진공)일 수 있다. 신체 루멘에 인가된 압력은 루멘 벽 중 하나 또는 모두 또는 루멘의 내용물에 영향을 줄 수 있고, 몇몇 경우에, 신체 루멘으로의 압력의 인가는 신체 루멘 내의 유체(가스 또는 액체)의 압력을 증가(또는 감소)시킬 수 있다. 압력 소스는 물 또는 다른 물질의 흡수를 통해 팽창하고, 가스의 발생 또는 소비에 기인하여 팽창되거나 수축되고, 또는 화학 반응 또는 온도 변화, 전기적으로 발생된 맥스웰 응력(Maxwell stress), 삼투 응력 발생기 등에 의한 합치를 변경하는 물질을 포함할 수 있다. 도 8a는 루멘 벽(461)으로의 네거티브 압력(본 예에서는, 실질적으로 반경방향 내향력)을 인가할 수 있는 네거티브 압력 소스(460)를 도시하고 있고, 도 8b는 루멘 벽(461)에 포지티브 압력(본 예에서는, 실질적으로 반경방향 외향력)을 인가할 수 있는 포지티브 압력(팽창 또는 확장) 소스(462)를 도시하고 있다.
도 8a에 도시되어 있는 바와 같이, 루멘 벽을 내향으로 견인하여 루멘 이동 디바이스에 의한 밀봉을 형성하기 위한 네거티브 압력의 인가는 루멘 벽의 동맥류 또는 다른 구조적 손상 또는 불완전성을 복원하거나 보상하기 위해 유용할 수 있다. 루멘 이동 디바이스에 의한 포지티브 압력의 인가 및/또는 팽창은 도 8b에 도시되어 있는 바와 같이 루멘 내의 제위치에 루멘 이동 디바이스를 고정하거나 구속된 루멘을 개방하는 기능을 할 수 있다. 루멘 이동 디바이스의 전체 또는 일부분의 팽창은 구조 요소 또는 그 일부분의 팽창을 포함할 수 있는데, 이는 액체 또는 가스에 의한 하나 이상의 챔버의 팽창, 또는 형상 변경 물질, 2금속 구조체의 형태의 팽창 또는 변경에 의해 발생될 수 있다.
활성부는 응답 개시 회로에 작동적으로 결합되고 응답 개시 신호의 수신에 응답하여 신체 루멘 내의 제위치로 루멘 이동 디바이스를 고정하도록 구성된 위치설정 요소를 포함할 수 있다. 위치설정 요소는 도 5b에 도시되어 있는 바와 같이 루멘 벽의 표면 내로 침투하거나 그에 걸릴 수 있는 후크 또는 갈고리형 구조체, 도 8b에 도시되어 있는 바와 같이 루멘 이동 디바이스가 루멘과 압력 끼워맞춤을 형성할 수 있게 하는 팽창 요소, 도 5a에 도시되어 있는 바와 같은 접착 물질 또는 아교, 또는 루멘 벽에 결합할 수 있는 다른 구조체 또는 물질일 수 있다. 위치설정 요소는 또한 루멘 이동 디바이스가 예를 들어 도 8a에 도시되어 있는 바와 같이 흡인에 의해 신체 루멘의 벽에 고착될 수 있게 하는 흡인(네거티브 압력) 발생 메커니즘을 포함할 수 있다. 갈고리 또는 후크형 구조체는 고정형이거나 가동형일 수 있다. 가동형 구조체는 온도, 전기장, 자기장, 또는 다양한 다른 제어 신호에 응답하여 형상 또는 강성을 변경하는 기계적 요소 및/또는 물질을 포함할 수 있다. 예로서, 도 9a 및 도 9b는 위치설정 요소(556)를 포함하는 루멘 이동 디바이스(554)를 도시하고 있다. 위치설정 요소(556)와 같은 위치설정 요소는 본 발명의 몇몇 실시예에서 활성부로서 사용될 수 있다. 도 9b는 루멘 이동 디바이스(554)의 부분(558) 및 위치설정 요소(556)의 상세를 도시하고 있는 확대도이다. 위치설정 요소(556)는 확장된 형태(실선 윤곽선에 의해 지시되어 있음)로 도시되어 있지만, 또한 수축될 수도 있다(점선 윤곽선 및 도면 부호 560으로 지시되어 있는 바와 같 음). 예를 들어, 위치설정 요소(556)는 회로(564)를 경유하여 위치설정 요소(556)에 접속된 전류 소스(562)로부터 전기 전류에 노출될 때 형태를 변경할 수도 있다. 위치설정 요소(556)는 루멘 벽에 대해 루멘 이동 디바이스(554)를 위치시키도록 루멘 벽 내로 침입할 수 있도록 이동하거나 확장될 수 있는 갈고리형 돌출부일 수 있다. 위치설정 요소(556)는 루멘 이동 디바이스가 짧은 시간 또는 연장된 시간 동안 루멘 내의 원하는 위치에 보유될 수 있게 할 수 있다. 예를 들어, 위치설정 요소는 확장되어 루멘 이동 디바이스를 제위치에 일시적으로 유지하고 이어서 수축되어 루멘 이동 디바이스가 루멘을 통해 계속 이동할 수 있게 할 수 있다. 대안적으로, 루멘 이동 디바이스는 관심 위치에 도달할 때까지 루멘을 통해 이동할 수 있고, 이어서 위치설정 요소가 실질적으로 영구적으로 확장되어 관심 위치에 실질적으로 영구히 루멘 이동 디바이스를 보유할 수도 있다. 다양한 다른 유형의 위치설정 요소가 마찬가지로 사용될 수도 있다. 예를 들어, 갈고리, 클립, 인장 요소, 팽창 요소, 및 접착제가 루멘 이동 디바이스를 소정 위치에 보유하는데 사용될 수 있는 위치설정 요소의 모든 예이다. 특정 위치설정 요소가 연장된 기간 동안 루멘 이동 디바이스를 보유하는데 적합할 수 있고, 다른 위치설정 요소가 단지 짧은 기간 동안만 루멘 이동 디바이스를 보유하는데 더 적합할 수 있다.
활성부는 응답 개시 회로에 작동적으로 접속되고 응답 개시 신호의 수신에 응답하여 신체 루멘의 적어도 일부분을 통한 유체의 유동을 조절하도록 구성된 유동 조절 요소를 포함할 수 있다. 유동 조절 요소는 신체 루멘을 통한 유체의 유동을 조절하여 유동의 난류량, 체적 유량, 유속, 유동 방향, 또는 다른 유동 특징을 변형시킬 수 있다. 유동 조절 요소는 예를 들어, 밸브, 루버(louver), 유동 지향 요소, 스플리터(splitter) 또는 유동 분할기(divider), 필터, 배플(baffle), 채널 제한부, 채널 확장부, 또는 당 기술 분야에 공지된 유체 역학의 원리에 따라 유체 유량을 변형시킬 수 있는 다른 구조체일 수 있다. 도 10a는 밸브(606, 608)가 각각 위치되어 있는 제1 채널(602) 및 제2 채널(604)을 포함하는 루멘 이동 디바이스부(600)를 도시하고 있다. 밸브(606)는 개방 위치에 있어 화살표로서 지시되어 있는 바와 같이 유체 유동을 허용한다. 밸브(608)는 폐쇄 위치에 있어 유체의 유동을 차단한다. 밸브(606, 608)는 임의의 다양한 유형의 제어 가능한 밸브 또는 마이크로밸브일 수 있다.
도 10b는 루멘(614) 내에 위치된 루버(612)를 포함하는 루멘 이동 디바이스(610)를 도시하고 있다. 루버(612)는 예를 들어 난류를 감소시키거나 유속을 감소시킴으로써 루멘(614) 내의 유체의 유동을 변형할 수 있다. 유체는 화살표에 의해 지시되어 있는 바와 같이 루버(612)의 일 측면 상에서 유동할 수 있다.
도 10c는 유체 지향 요소(622)를 포함하는 루멘 이동 디바이스(620)를 도시하고 있다. 유동 지향 요소(622)는 루멘(624) 내의 유체의 유동을 지향시켜, 유체가 루멘의 특정 위치를 향해 이동하는 경향이 있게 한다.
도 10d는 스플리터(또는 유동 분할기)(632)를 포함하는 루멘 이동 디바이스의 부분(630)을 도시하고 있다. 유체는 메인 채널(634) 내로 유동하여 분배되어 분기 채널(636, 638) 내로 유동하게 될 수 있고, 이 분기 채널은 루멘 이동 디바이스 내에 또는 신체 루멘 내에 부가의 구조체를 유도할 수 있다[예를 들어, 루멘 이 동 디바이스가 혈관계에 사용되면, 분기 채널(636, 638)은 루멘 이동 디바이스가 존재하고 있는 더 큰 혈관으로부터 분기하는 특정 혈관을 유도할 수 있음]. 메인 채널 입구(640)를 가로질러 또는 하나 또는 양 분기 채널의 입구[예를 들어, 분기 채널(636)의 입구(642)에서]를 가로질러 배치된 밸브가 스플리터(632)의 작동을 제어하는데 사용될 수 있다.
도 10e는 루멘 벽(654)에 의해 규정된 신체 루멘 내에 필터(652)를 포함하는 루멘 이동 디바이스(650)를 도시하고 있다. 필터(652)는 필터를 통해 유동하는 유체로부터 특정 친화도 또는 결합 특성을 갖거나 특정 크기 범위의 입자를 제거하도록 선택된 스크린, 메시, 파이버, 소결 물질로 형성될 수 있다.
도 10f는 루멘 이동 디바이스(660)의 중앙 개구(664)를 통한 유체의 유동을 변형시키기 위한 배플(662)을 포함하는 루멘 이동 디바이스(660)를 도시하고 있다. 몇몇 실시예에서, 예를 들어 도 10f에 도시되어 있는 바와 같이, 배플(662)은 축(664) 상에서 회전 가능하여 채널 내외로 배플을 이동시켜 유체 유동의 제어된 조절을 제공할 수 있다.
도 10g는 채널 제한부(674)를 구비한 중앙 채널(672)을 갖는 루멘 이동 디바이스부(670)를 도시하고 있다. 채널 제한부(674)는 채널(672)의 원주 둘레로 연장하는 돌출부(676)에 의해 형성될 수 있다. 돌출부(676)는 제어 가능한 채널 제한을 제공하기 위해 팽창형 또는 팽창성 구조체일 수 있다.
도 10h는 채널 확장부(684)로 이어지는 중앙 채널(682)을 갖는 루멘 이동 디바이스부(680)를 도시하고 있다. 채널 확장부(684)는 채널(682)의 원주 둘레로 연 장하는 팽창형 또는 팽창성 구조체(686)의 수축에 의해 형성될 수 있다. 팽창형 또는 팽창성 구조체(686)는 수축된 형태(686a)[따라서, 채널 확장부(684)를 형성함)와, 실질적으로 어떠한 채널 확장부도 형성되어 있지 않은 팽창된 형태(686b)로 도시되어 있다. 팽창형 또는 팽창성 구조체(686)는 다양한 정도로 팽창되어 다양한 크기의 채널 확장부를 형성할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 루멘 이동 디바이스의 활성부는 응답 개시 회로에 작동적으로 접속되어 관심 조건의 검출에 응답하여 유체로부터 특정 성분을 선택적으로 제거하도록 구성된 분리기를 포함할 수 있다. 분리기는 예를 들어 입자 또는 특정 크기 또는 크기 범위의 구조체의 통과를 허용하도록 치수 설정된 개구를 갖는 분자체(molecular sieve) 또는 기계적 필터(예를 들어, 도 10e에 도시되어 있는 바와 같이 스크린, 메시, 필터 등을 포함함) 또는 당 기술 분야의 숙련자들에게 공지되어 있는 바와 같이 결합 친화도, 전하, 표면 에너지 등에 기초하는 화학 또는 생화학 분리기일 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 참조로서 포함되어 있는 미국 특허 출원 공개 제2005/0126916호는 마이크로제조된 메시의 예를 제공하고 있다. 분리기는 유체로부터 원하지 않는 성분을 제거할 수 있고(예컨대, 이들이 이물질이고, 유해하기 때문에), 또는 분석을 위한 샘플을 수집하기 위해 성분을 제거할 수도 있다. 따라서, 관련 실시예에서, 활성부는 샘플 수집기를 포함할 수 있다. 유체 또는 고체(예를 들어, 조직) 샘플은 샘플 수집기의 유형 및/또는 디자인에 따라 수집되거나 포착될 수도 있다. 샘플 수집 구조체 및 메커니즘의 예는 미국 특허 제6,435,120호 및 제6,712,835호와, 한나 대린 엠(HANNA, DARRIN M.), 오클리 바바라 에이.(OAKLEY, BARBARA A.), 스트라이커 가브리엘 에이.(STRYKER, GABRIELLE A.)의 "혈액 또는 림프 내에서 순환하는 감염 세포를 필터링하기 위한 시스템 온 칩 이식 가능 디바이스의 사용(Using a System-on-a-Chip Implantable Device to Filter Circulating Infected Cells in Blood or Lymph)", 나노생물공학의 IEEE 회보, 2003년 1월 25일, 2003년 3월, pp 6-13; Vol. 2, No. 1, IEEE에 제공되어 있고, 이들 참조 문헌의 모두는 본 명세서에 참조로서 포함되어 있다. 고체 물질을 포착하기 위한 다른 메커니즘은 본 명세서에 참조로서 포함되어 있는 미국 특허 제6,679,893호에 개시된 바와 같은 파지기(grasper)이다.
몇몇 실시예에서, 활성부는 응답 개시 회로에 작동적으로 결합되어 검출된 관심 물질을 포착하도록 구성된 유체 포착부를 포함할 수 있다. 도 11은 유체 포착부(706)를 포함하는 디바이스(700)를 도시하고 있다. 루멘 이동 디바이스(700)는 센서(702), 응답 개시 회로(704), 및 유체 포착부(706)를 포함한다. 유체는 입구(708)를 경유하여 유체 포착부(706)에 진입한다. 유체 포착부(706)는 예를 들어 유체가 펌프에 의해 발생된 네거티브 압력에 의해 또는 모세관 작용에 의해 흡인되는 저장조일 수 있다. 포착된 유체는 처리되고 해제되거나 단순히 저장될 수도 있다. 몇몇 용례에서, 저장된 유체는 분석될 수도 있다.
샘플 수집부는 매트릭스 물질 내에 세포 또는 다른 생물제제(biologics)를 포함하는 유체 및/또는 그 성분을 수동적으로 수집하도록 구성된 유체 포착부일 수 있고, 이는 몇몇 실시예에서는 루멘 이동 디바이스의 외부에 위치될 수 있고, 또는 다른 실시예에서는 챔버 내에 포함될 수 있다[예를 들어, 도 11의 유체 포착 부(706)]. 매트릭스 물질은 면, 셀룰로오스, 천연 또는 인공 스폰지, 겔(아가로우스와 같은 천연 겔, 천연 및/또는 합성 폴리머 겔, 하이드로겔), 콜로이드, 아카시아 검(gum)과 같은 검 염기, 또는 마이크로 입자와 같은 흡수제를 포함할 수 있다. 샘플 수집부는 지질 단층, 지질 이중층, 리포솜, 덴드리머(dendrimer), 공액 펩타이드 또는 항체를 갖는 리간드 친화 수지, 이온 투과 담체, 하이드로졸, 졸겔, 제로겔(xerogel), 에어로겔, 스마트 겔, 탄화수소 겔, 또는 페로겔(ferrogel)을 포함할 수 있다. 본 명세서에 그대로 참조로서 포함되어 있는 미국 특허 제6,372,248호의 상처 드레싱에 사용되는 것들과 같은 다수의 유형의 다공성 하이드로겔이 공지되어 있다. 대안적으로, 샘플 수집기는 예를 들어 세포 또는 단백질과 같은 하나 이상의 유체 성분의 접착을 촉진하는 유형의 프로테오글리칸(proteoglycan) 또는 폴리라이신(polylysine)과 같은 충전된 폴리머와 같은 합성 또는 천연 흡수 물질을 포함할 수 있다. 다른 물질은 가능하게는 매트릭스 물질의 부분으로서, 실리카(SiO2) 또는 알루미나(Al2O3) 겔 또는 이온 교환 수지와 같은 반특정 또는 비특정 흡수제를 포함할 수 있다. 샘플 수집을 위한 재료의 부가의 예는 본 명세서에 참조로서 포함되어 있는 미국 특허 제6,861,001호 및 제6,475,639호에 개시되어 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 샘플 수집기는 유체의 성분을 인식하고 및/또는 구체적으로 결합할 수 있는 유형의 하나 이상의 인식 요소를 포함할 수 있다. 이러한 인식 요소는 면역글로불린과 일반적으로 결합하는 포도상구균 단백질 A 복합물과 같은 생물제제, 면역글로불린과 같은 결합 펩타이드 또는 단백질, DNA 결합 단백질 및/또는 유전자 공학 생산 단백질, 핵산, 가능하게는 앱타머(aptamer), 탄수화물, 지질, 공액체, 또는 인공 항체 또는 다른 모방체와 같은 합성 분자일 수 있다. 미국 특허 제6,255,361호, 제5,804,563호, 제6,797,522호 및 제5,831,012호와 미국 특허 출원 공개 제2004/0018508호가 이러한 모방체의 예를 제공하고, 이들은 그대로 본 명세서에 참조로서 포함되어 있다.
도 12는 예를 들어 생체 검사를 위해 및/또는 손상된, 질병이 있는 또는 다른 방식의 원하지 않는 조직의 제거를 위해 고체 샘플(754)을 수집할 수 있는 샘플 수집 구조체(752)를 포함하는 루멘 이동 디바이스(750)를 도시하고 있다. 도 12에 도시되어 있는 예에서, 고체 샘플(754)은 루멘 규정벽(756)의 표면 상에 또는 그 바로 아래에서 발견되는 고체 물질(예를 들어, 동맥 플라크)이다. 고체 샘플(754)은 샘플 수집 구조체(752)에 의해 저장 저장조(758) 내에 배치된다. 관련된 대안적인 실시예에서, 루멘 이동 디바이스는 루멘 이동 디바이스를 지나 또는 루멘 이동 디바이스를 통해 이동하는 유체로부터 물질을 제거하기 위한 필터 또는 선택적인 결합 영역을 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 활성부는 응답 개시 회로에 작동적으로 접속되어 응답 개시 신호의 수신에 응답하여 촉매를 노출시키거나 활성화시키도록 구성된 촉매부를 포함할 수 있다. 촉매의 예는 금속 표면과 같은 무기 촉매, 효소와 같은 유기 촉매를 포함한다. 촉매 특성을 갖는(금속과 같은) 또는 촉매 물질이 고착되거나 그에 결합되어 있는 표면은 표면을 가로질러 유체의 유동을 지향시키고, 표면의 화학적 특성을 변형시키거나, 표면으로부터 외피를 제거함으로써 노출되거나 활성화될 수 있다. 예를 들어, 도 13에 단면도로 도시되어 있는 바와 같이, 루멘 이동 디바이스부(800)는 2개의 채널(804, 806)을 분리시키는 채널 분할기(802)를 포함할 수 있다. 채널(806)은 화살표에 의해 지시되어 있는 바와 같이 채널(806)을 통해 유동하는 유체의 하나 이상의 성분과의 반응을 촉진시킬 수 있는 촉매 물질(808)을 포함한다. 피봇부(812) 상의 가동 게이트(810)는 촉매 물질(808)을 가로질러 채널(806) 내로의 유체의 유동을 허용하면서 채널(804) 내로의 유체의 유동을 차단할 수 있고, 또는 채널(804) 내로의 유체의 유동을 허용하면서 채널(806) 내로의 유체의 유동을 차단하도록 재위치될 수 있다. 루멘 이동 디바이스의 몇몇 실시예에서, 활성부는 응답 개시 회로에 작동적으로 접속되어 관심 조건의 검출에 응답하여 유체에 촉매 표면을 노출시키도록 구성된 촉매부를 포함할 수 있다. 촉매 표면은 예를 들어 관심 물질을 변형시키거나 파괴하는 반응을 촉진시킬 수 있다.
활성부는 도 14에 도시되어 있는 바와 같이 응답 개시 회로에 작동적으로 접속되어 응답 개시 신호의 수신에 응답하여 유체 및/또는 루멘 벽 또는 주위 조직에 전기장을 인가하도록 구성된 전기장 소스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 여기에서는 루멘(824)의 벽(822)에 접촉하여 도시되어 있는 루멘 이동 디바이스(820)는 소스(830)에 접속된 제1 접촉부(826) 및 제2 접촉부(828)를 포함할 수 있다. 소스(830)는 정전기장을 발생시키기 위한 커패시터 또는 다른 전하 저장 디바이스일 수 있고, 또는 동적 전기장을 발생시킬 수 있는 전류 소스일 수도 있다.
대안적으로, 도 15에 도시되어 있는 바와 같이, 활성부는 응답 개시 회로에 작동적으로 접속되어 응답 개시 신호의 수신에 응답하여 유체 및/또는 루멘 벽 또 는 주위 조직에 자기장을 인가하도록 구성된 자기장 소스를 포함할 수 있다. 루멘(844)의 벽(842)에 인접한 루멘 이동 디바이스(840)는 (예를 들어) 전류 소스(848)에 접속된 코일(846)을 포함할 수 있다. 전류 소스(848)로부터 코일(846)을 통해 흐르는 전류는 도 15에 도시되어 있는 바와 같이 자기장을 발생시킬 수 있다. 자기장은 코일을 포함할 필요가 없는데, 당 기술 분야의 숙련자들에게 공지되어 있는 바와 같이, 자기장은 다양한 유형의 구조체를 통해 전류를 흐르게 함으로써 발생될 수도 있다. 더욱이, 하나 이상의 고정 자석이 자기장 소스 내에 포함될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 루멘 이동 디바이스의 활성부는 응답 개시 회로에 작동적으로 결합되어 응답 개시 신호의 수신에 응답하여 물질을 해제하도록 구성된 물질 해제 구조체를 포함할 수 있다. 도 16은 구조 요소(902), 센서(904), 제어 신호 발생 회로(906), 및 해제 메커니즘(910)을 포함하는 해제 구조체(908)를 포함하는 전달 디바이스(900)를 도시하고 있다. 구조 요소(902)는 신체 루멘 내에 끼워지도록 구성된 외부면(912)과, 유체가 이를 통해 유동할 수 있는 중앙 개구(916)를 형성하는 내부면(914)을 포함한다. 센서(904)에 의한 유체 내의 관심 조건의 감지시에, 제어 신호 발생 회로(906)는 해제 메커니즘(910)을 활성화함으로써 물질 해제 구조체(908)로부터 물질의 해제를 유도할 수 있다. 해제 메커니즘(910)은 예를 들어 제어 가능한 밸브를 포함하는 다양한 여러 유형의 해제 메커니즘을 포함할 수 있다. 다양한 유형의 밸브 및 마이크로밸브는 당 기술 분야의 숙련자들에게 공지되어 있고, 제어 신호 발생 회로(906)로부터의 제어 신호에 응답하여 물질 해제 구 조체(908)로부터의 물질의 해제를 조절하는데 사용될 수 있다. 제어 신호 발생 회로(906)는 예를 들어 전기 신호일 수 있는 전달 제어 신호를 공급함으로써 해제 메커니즘(910)을 활성화할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 자기 신호, 광학 신호, 음향 신호 또는 다른 유형의 신호를 포함하는 다른 유형의 전달 제어 신호가 사용될 수 있다. 다수의 유형의 신호의 조합이 몇몇 실시예에서 사용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제어 신호 발생 회로(906)는 예를 들어 계시 디바이스(timekeeping device)에 의해 모니터링된 바와 같이 특정 양의 시간의 경과에 응답하여 물질 해제 구조체로부터의 물질의 해제를 유도할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 물질 해제 구조체(908)는 물질의 압축된 저장조를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 해제될 물질(또는 물질들)은 물질 해제 구조체 내에 발생될 수 있다. 다른 실시예에서, 물질(들)은 농도 구배를 따라 해제 구조체로부터 확산될 수도 있다.
도 17은 루멘 포함 구조체(952) 내에 위치된 루멘 이동 디바이스의 구조 요소(950)의 단면도를 도시하고 있다. 저장조(954)는 저장된 전달 가능한 물질을 포함한다. 배리어(956)는 중앙 개구(958) 내로의, 따라서 루멘 포함 구조체(952)를 통해 충전하고 및/또는 유동하는 유체 내로의 저장된 전달 가능한 물질의 해제를 제어하는 제어 가능한 배리어이다.
도 18은 루멘 포함 구조체(1002) 내에 위치된 루멘 이동 디바이스의 구조 요소(1000)를 포함하는 도 20에 도시되어 있는 것과 유사한 실시예를 도시하고 있다. 저장조(1004)는 저장된 전달 가능한 물질을 포함한다. 배리어(1006)는 저장된 전달 가능한 물질의 해제를 제어하는 제어 가능한 배리어이다. 도 18의 실시예에서, 배리어(1006)의 활성화는 중앙 개구(1008) 내로가 아니라, 루멘 포함 구조체(1002)의 루멘 벽을 향해 저장된 전달 가능한 물질의 해제를 유도한다.
도 19a, 도 19b, 도 20a, 도 20b, 도 22a 및 도 22b는 제어 가능한 배리어를 포함하는 물질 해제 구조체의 다수의 대안적인 실시예를 도시하고 있다. 도 19a 및 도 19b에서, 해제 구조체(1150)는 저장된 전달 가능한 물질(1154)을 포함하는 저장조(1152)를 포함한다. 도 19a에 도시되어 있는 바와 같이, 파열 가능한 배리어(1156)가 그대로일 때, 저장된 전달 가능한 물질(1154)은 저장조(1152) 내에 포함된다. 도 19b에 도시되어 있는 바와 같이, 파열 가능한 배리어(1156)가 파열되어 있을 때(도면 부호 1156'에 의해 지시되어 있는 바와 같이), 전달 가능한 물질(1154)은 저장조(1152)로부터 해제될 수 있다. 파열 가능한 배리어(1156)는 예를 들어 응답 개시 회로에 의해 제어될 수 있는 가열에 의해 발생되는 저장조(1152) 내의 압력의 증가에 의해 파열될 수 있다. 도 20a 및 도 20b에 도시되어 있는 다른 대안에서, 해제 구조체(1200)는 저장된 전달 가능한 물질(1204)을 포함하는 저장조(1202)를 포함한다. 도 20a에 도시되어 있는 바와 같이, 분해 가능한 배리어(1206)가 그대로 있을 때, 저장된 전달 가능한 물질(1204)은 저장조(1202) 내에 포함된다. 도 20b에 도시되어 있는 바와 같이, 분해된 형태(1206')로의 분해 가능한 배리어(1206)의 분해는 저장된 전달 가능한 물질(1204)이 저장조(1204)로부터 해제될 수 있게 한다. 도 21a 및 도 21b는 저장된 전달 가능한 물질(1254)을 포함하는 저장조(1252)를 구비하는 해제 구조체(1250)를 도시하고 있다. 도 21a는 제1 불투과성 상태에서 제어 가능한 투과성을 갖는 배리어(1256)를 도시하고 있고, 도 21b는 제2 투과성 상태(도면 부호 1256'으로 지시되어 있음)에서 배리어(1256)를 도시하고 있다. 저장된 전달 가능한 물질(1254)은 그 투과성 상태에 있을 때 배리어(1256')를 통과하고 해제된다. 전술된 바와 같은 파열 가능한 배리어는 금속, 폴리머, 결정질 물질, 글래스, 세라믹, 반도체 등을 포함하지만 이들에 한정되는 것은 아닌 다양한 물질로 형성될 수 있다. 배리어의 파열 또는 분해를 통한 물질의 해제는 또한 본 명세서에 참조로서 포함되어 있는 미국 특허 제6,773,429호 및 미국 특허 출원 공개 제2004/0260391호에 설명되어 있다. 가변 투과성을 갖는 반투과성 배리어가 예를 들어 본 명세서에 참조로서 포함되어 있는 미국 특허 제6,669,683호에 설명되어 있다. 당 기술 분야의 숙련자들은 배리어가 형성되어 파열 가능한 배리어로부터 이용 가능한 단일 해제 기능성에 부가하여 다수의 해제 사이클을 통해 가역적으로 작동될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
도 22는 루멘 포함 구조체(1302) 내의 루멘 이동 디바이스(1300)의 구조 요소의 다른 실시예를 도시하고 있다. 루멘 이동 디바이스(1300)는 캐리어 물질(1306) 내에 분산된 저장된 전달 가능한 물질(1304)을 포함한다. 저장된 전달 가능한 물질(1304)은 해제 메커니즘(1308)의 활성화시에 해제 메커니즘(1308)에 의해 캐리어 물질(1306)로부터 해제될 수 있다. 해제된 전달 가능한 물질(1304)은 루멘 이동 디바이스(1300)의 중앙 개구(1310) 내로 및/또는 루멘 이동 디바이스의 주위의 영역 내로 해제될 수 있다.
도 23a 및 도 23b는 캐리어 물질로부터의 저장된 전달 가능한 물질의 해제를 더 상세히 도시하고 있다. 도 23a에서, 전달 가능한 물질(1304)은 캐리어 물 질(1306) 내에 저장된다. 캐리어 물질(1306)은 예를 들어 하이드로겔과 같은 폴리머 물질일 수 있고, 전달 가능한 물질은 캐리어 물질(1306) 내에 분산되거나 용해된다. 해제 메커니즘(1308)은 가열 요소, 예를 들어 응답 개시 회로에 직접 접속된 저항 요소, 또는 도 23b에 도시되어 있는 바와 같이 외부에서 인가된 전기장에 의해 이동하고 진동하거나 가열될 수 있고 이어서 캐리어 물질(1306)로부터의 전달 가능한 물질(1304)의 해제를 유도할 수 있는 전기 또는 자기 응답성 물질일 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 참조로서 포함되어 있는 미국 특허 제5,019,372호 및 제5,830,207호를 참조하라. 몇몇 실시예에서, 전기 또는 자기 활성 성분은 전자기 제어 신호에 의해 가열될 수 있고, 전기 또는 자기 활성 성분의 가열은 폴리머가 형태의 변화를 경험하게 할 수 있다. 자기 응답성 폴리머의 예는 예를 들어 본 명세서에 참조로서 포함되어 있는 네토(Neto) 등의 "자성 콜로이드로 도핑된 비액체 결정질 엘라스토머의 광학, 자성 및 유전성 특성(Optical, Magnetic and Dielectric Properties of Non-Liquid Crystalline Elastomers Doped with Magnetic Colloids)"; 브라질 물리학 저널, 2005년 3월, pp.184-189, Volume 35, Number 1에 설명되어 있다. 다른 예시적인 물질 및 구조체는 아가발(Agarwal) 등의 "자기 구동식 온도 제어형 마이크로 유체 액추에이터(magnetically-driven temperature-controlled microfluidic actuators)", pp.1-5, http://www.unl.im.dendai.ac.jp/INSS2004/INSS2004_papers/OralPresentations/C2.pdf 또는 미국 특허 제6,607,553호에 설명되어 있고, 이들 참조 문헌의 모두는 본 명세서에 참조로서 포함되어 있다. 물질의 해제 및/또는 국부적인 조건의 검출과 관련하여, 몇몇 실시예에서 해제된 물질에 대한 루멘 벽의 투과성은 미국 특허 제6,991,617호에 설명되어 있는 바와 같이 루멘 벽을 침투하는 수축 가능한 돌기의 사용에 의해, 미국 특허 제6,743,211호에 설명되어 있는 바와 같이 루멘 벽을 침투할 수 있는 중공의 마이크로니들에 의해, 자기장 또는 전자기장의 도입에 의해[테르부탈린 설페이트의 경피 전달에서의 물리적 및 화학적 투과 향상제(Physical and Chemical Permeation Enhancers in Transdermal Delivery of Terbutaline Sulphate), AAPS PharmSciTech, 2001; 2(1) 1-5; http://www.aaspspharmscitech.org/view.asp?art=pt0201_tnl], 물질과 함께 루멘 이동 전달 디바이스로부터 또는 개별 저장조 또는 다른 소스로부터 해제될 수 있거나, 또는 예를 들어 코팅으로서 디바이스의 구성 요소 내에 합체될 수 있는 미국 특허 제6,673,363호에 설명되어 있는 바와 같은 화학 투과성 향상제에 의해, 또는 미국 특허 제6,022,316호, 제6,219,577호, 제6,512,950호에서와 같이 전기 천공법(electroporation) 및/또는 이온 영동법(iontophoresis)을 발생시키기 위한 전압 소스와 같은 전기 투과성 향상제에 의해, 또는 가능하게는 미국 특허 제6,322,532호에 설명된 것들에 기초하는 기술을 사용하여 초음파 영동법(sonophoresis) 또는 음파 영동법(phonophoresis)에 의해 증가될 수 있고, 이들 참조 문헌의 모두는 그대로 본 명세서에 참조로서 포함되어 있다. 화학 투과 향상제는 예를 들어 이소프로필 미리스테이트, 담즙산염, 계면 활성제, 지방산 및 유도체, 킬레이터(chelator), 사이클로덱트린 또는 키토산을 포함할 수 있다. 투과성을 향상시키기 위해 유용한 다른 기술은 이온 영동법, 미세 투석법(microdialysis), 초미세 여 과법, 전자기법, 삼투법, 전자 삼투압법, 초음파 영동법, 흡인법, 전기 천공법, 열 천공법(thermal poration), 미세 천공법, 마이크로미세 캐뉼러, 피부 침투법, 또는 레이저를 포함할 수 있다.
활성부는 응답 개시 회로에 작동적으로 결합되어 응답 개시 신호의 수신에 응답하여 디바이스를 해제하도록 구성된 디바이스 해제 구조체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 24는 신체 루멘 내로 해제되는 디바이스(1354)를 유지하는 디바이스 해제 구조체(1352)(본 예에서는 파지기형 구조체임)를 포함하는 루멘 이동 디바이스(1350)를 도시하고 있다. 응답 개시 회로(1356)는 센서(1358)로부터 감지 신호를 수신할 수 있고, 디바이스 해제 구조체(1352)가 디바이스(1354)를 해제하기 위한 응답 개시 신호를 발생시킬 수 있다. 디바이스(1354)는 루멘 이동 디바이스에 의해 운반되기에 충분히 작은 임의의 유형의 디바이스일 수 있다. 예를 들어, 디바이스(1354)는 송신기를 갖는 센서, 약품 또는 다른 화합물을 해제하는 디바이스, 또는 전자기 자극 디바이스일 수 있다. 도 24에 도시되어 있는 디바이스 형태는 단지 예시적으로서 의도된 것이고, 루멘 이동 디바이스의 디바이스 해제 구조체에 의해 해제되는 디바이스는 다양한 형태를 가질 수도 있다. 디바이스 해제 구조체는 특정 유형의 디바이스와 호환 가능하도록 설계될 수 있거나, 다수의 유형의 디바이스와 함께 사용하기에 적합할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
도 25a 및 도 25b에 도시되어 있는 바와 같이, 루멘 이동 디바이스(1400)의 활성부는 응답 개시 회로(1404)에 작동적으로 결합되어 응답 개시 신호의 수신에 응답하여 수용 디바이스(1410)에 물질 또는 구조체(1408)를 전달하도록 구성된 전 달 구조체(1402)를 포함할 수 있다. 도 25a에서, 루멘 이동 디바이스(1400)는 구조체(1408) 상의 커넥터(1406)에 부착될 수 있어 루멘 이동 디바이스(1400)에 의해 구조체(1408)가 운반될 수 있게 하는 전달 구조체(1402)를 포함한다. 사용시에, 루멘 이동 디바이스(1400)는 수용 디바이스(1410)에 구조체(1408)를 운반할 수 있다. 응답 개시 신호는 루멘 이동 디바이스(1400)가 수용 디바이스(1410)에 근접할 때 응답 개시 회로(1404)에 의해 발생될 수 있다. 수용 디바이스(1410)는 리세스(1412) 및 피봇부(1416) 상에 장착된 수용 아암(1414)으로 구성된 수용 구조체(1413)를 포함할 수 있다. 수용 디바이스(1410)는 루멘 내에 이식되거나 배치되어 있는 비이동 디바이스 또는 구조체일 수 있고, 또는 몇몇 실시예에서는 수용 디바이스(1410)는 제2 루멘 이동 디바이스일 수 있다. 제2 루멘 이동 디바이스는 전술된 바와 같은 다양한 특징부를 포함할 수 있고, 활성부는 응답 개시 회로에 작동적으로 결합되어 응답 개시 신호의 수신에 응답하여 전달 디바이스(1400)로부터 물질 또는 구조체[예를 들어, 구조체(1408)]를 수용하도록 구성된 수용 구조체[예를 들어, 도 24a 및 도 25b의 수용 구조체(1413)]를 포함할 수 있다. 구조체(1408)가 수용 리세스(1412) 내로 압박됨에 따라, 수용 아암(1414)은 피봇부(1416) 상에 이동하게 되어 구조체(1408)가 리세스(1412) 내로 활주할 수 있게 하고, 여기서 이는 도 25b에 도시되어 있는 바와 같이 돌출부(1418)에 의해 보유될 수 있다.
활성부는 응답 개시 회로에 작동적으로 결합되어 응답 개시 신호의 수신에 응답하여 신체 루멘으로부터 구조체(인공 구조체를 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아님)를 수집하도록 구성된 수집 구조체를 포함할 수 있다. 수집 구조체는 전 술된 바와 같은 디바이스 해제 구조체에 해당할 수 있고, 커넥터(1406)와 같은 커넥터에 부착함으로써 신체 루멘으로부터 구조체를 수집할 수 있다. 관련된 실시예에서, 수집 구조체는 일반적으로 도 24에 도시되어 있는 바와 같은 피수집 디바이스의 본체를 파지할 수 있다. 다른 실시예에서, 수집 구조체는 루멘 이동 디바이스의 본체 내에 수집될 구조체를 수용하기에 충분히 클 수 있다.
루멘 이동 디바이스의 활성부는 응답 개시 회로에 작동적으로 결합되어 응답 개시 신호의 수신에 응답하여 신체 루멘 내에 존재하는 구조체(특히, 인공 구조체)에 부착하도록 구성된 부착 구조체를 포함할 수 있다. 부착 구조체는 도 24에 도시되어 있는 파지기일 수 있고, 또는 도 24a 및 도 24b에 도시되어 있는 디바이스 해제 구조체일 수도 있다. 다른 부착 메커니즘은 다양한 다른 기계적 메커니즘을 포함할 수 있거나, 또는 자기 흡인력, 정전기력, 화학 결합, 표면 상호 작용 등에 기초할 수 있다. 파지 또는 잡기를 위한 마이크로스케일 구조체는 미국 특허 제6,398,280호 및 "자이벡스 나노이펙터 마이크로파지기(Zyvex NanoEffector Microgripper); 자이벡스에서의 나노테크놀로지, 2006년 12월 7일 인쇄, pp. 1-2, http://www.zyvex.com/Products/Grippers_Features.html 및 "자이벡스 나노이펙터 마이크로파지기"; 자이벡스.컴(Zyvex.com), 2006년, pp.1-2, 자이벡스 코포레이션에 설명되어 있고, 이들 참조 문헌의 모두는 본 명세서에 참조로서 포함되어 있다.
활성부는 하나 이상의 도구, 특히 수술 도구, 예를 들어 도 25a 및 도 26b에 도시되어 있는 바와 같은 절단용 도구, 도 27에 도시되어 있는 바와 같은 스크레이핑용 도구, 봉합용 도구, 소작(cauterizing)용 도구를 포함할 수 있다. 도 26a에 서, 루멘 이동 디바이스(1450)는 샤프트(1454) 상에 장착된 절단 도구(1452)를 포함하고, 이 샤프트는 병진 모터(1458)에 의해 구동되는 채널(1456) 내로 수축될 수 있다. 도 26a에 도시되어 있는 실시예에서, 루멘 이동 디바이스(1450)는 메인 루멘(1460)을 포함한다. 샤프트(1454), 채널(1456) 및 메인 루멘(1460)을 도시하고 있는 단면 라인 B-B를 따라 취한 루멘 이동 디바이스(1450)의 단면이 도 26b에 도시되어 있다. 채널(1456) 및 메인 루멘(1460)은 루멘 이동 디바이스(1450)의 코어부(1462)를 통과한다.
도 27은 도 26a 및 도 26b의 루멘 이동 디바이스(1450)와 일반적으로 유사하지만 스크레이핑 도구(1502)를 포함하는 루멘 이동 디바이스(1500)를 도시하고 있다. 스크레이핑 도구(1502)는 채널(1506) 내에서 수축할 수 있는 샤프트(1504) 상에 장착된다. 샤프트(1504)는 또한 이중 헤드 화살표로 도시되어 있는 바와 같이 스크레이핑 도구(1502)의 사용 중에 채널(1506) 내에서 회전하고, 또한 스크레이핑 도구(1502)가 루멘 이동 디바이스의 메인 루멘(1508) 내에서 점선으로 도시되어 있는 위치로 수축될 수 있게 한다. 스크레이핑 도구의 예는 본 명세서에 참조로서 포함되어 있는 일본 특허 출원 공개 제2005-74229호에 제시되어 있다.
봉합 도구의 다양한 예가 본 명세서에 참조로서 포함되어 있는 미국 특허 제7,131,979호 및 제5,964,773호에 개시되고 설명되어 있다. 소작 도구는 도 7a에 도시되어 있는 바와 같이 가열 요소의 특정화된 형태일 수 있거나, 도 7c에 도시되어 있는 바와 같이 전자기 방사선 소스일 수 있다. 도구는 예를 들어 본 명세서에 참조로서 포함되어 있는 미국 특허 제5,728,089호에 설명되어 있는 바와 같이 MEMS 제조 기술에 의해 형성된 마이크로스케일 도구일 수 있다. 본 명세서에 개시된 다양한 다른 활성부는 또한 외과적 이용성을 가질 수 있는데, 예를 들어 샘플 수집, 물질 해제, 가열, 냉각 등을 수행하기 위한 활성부가 모두 외과적 적용을 가질 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
도 28은 신체 루멘(1604)(여기서는, 순환계통의 부분) 내에 위치된 루멘 이동 디바이스(1602)와, 본 예에서는 신체 표면(1608)의 외부에 위치된 원격부(1606)를 포함하는 시스템(1600)을 도시하고 있다. 몇몇 실시예에서, 원격부는 루멘 이동 디바이스로부터 이격되어 신체의 내부에 위치될 수 있다. 루멘 이동 디바이스(1602)의 활성부는 응답 개시 회로에 작동적으로 결합되어 응답 개시 신호의 수신에 응답하여 원격 위치[예를 들어, 원격부(1606)]에 검출 신호(1612)를 전송하도록 구성된 송신기(1610)를 포함할 수 있다. 검출 신호는 환자의 조건을 의료인에게 통지하여 적합한 처리가 의료인에 의해 제공될 수 있도록 하는데 사용될 수 있고, 또는 검출 신호는 루멘 이동 디바이스의 작동을 제어하도록 자동화 시스템에 의해 사용 가능한 정보를 포함할 수 있다.
다양한 유형의 추진 메커니즘이 신체 루멘을 통해 루멘 이동 디바이스를 이동시키는데 사용될 수 있다. 예는 미국 특허 제5,337,732호, 제5,386,741호, 제5,662,587호 및 제6,709,388호와, 카심 어완(KASSIM, IRWAN), 피 루이스(PHEE, LOUIS), 응 완 에스.(NG, WAN S.), 공 펭(GONG FENG), 다리오 파올로(DARIO, PAOLO), 모세 찰스 에이.(MOSSE, CHARLES A.)("로봇식 대장내시경을 위한 운전 기술(Locomotion Techniques for Robotic Colonoscopy)"; 약물 및 생물학 매거진의 IEEE 엔지니어링; 2006년 5월/6월 및 2006년, pp.49-56)와, 크리스텐센 빌(CHRISTENSEN, BILL)["머슬봇(Musclebot): 심장과 마이크로봇(Microrobot with a Heart)"; 테크노벨지.컴(Technovelgy.com); pp. 1-2; 2004년 2월 27일, http://www.technovelgy.com/ct/Science-Fiction-News.asp?NewsNum=46; 2006년 9월 12일 인쇄됨]과, 아나타스웨이미 애닐(ANANTHASWAMY, ANIL)["근육력에 의해 이동되는 제1 로봇(First robot moved by muscle power)"; 2004년 2월 27일; pp. 1-3; 뉴 사이언티스트(New Scientist); http://www.newscientist.com/article.ns?id=dn4714; 2006년 9월 12일 인쇄됨]과, 프레티아스 로버트 에이. 2세,(FREITAS JR., ROBERT A.)["8.2.1.2 동정맥 마이크로순환(Arteriovenous Microcirculation)"; "9.4.3.5 다리 보행(Legged Ambulation)"; "9.4.3.6 탱크-트레드 롤링(Tank-Tread Rolling)"; "9.4.3.7 아메바형 운전(Amoeboid Locomotion)"; "9.4.3.8 자벌레형 운전(Inchworm Locomotion)"; "나노약물 볼륨 I(Nanomedicine Volume I): 기본 능력(Basic Capabilities)"; 1999년; pp. 211-214, pp. 316-318; 랜즈 바이오사이언스(Landes Bioscience); 미국 텍사스주 조지타운]에 제공되어 있고, 이들 참조 문헌 모두는 그대로 본 명세서에 참조로서 포함되어 있다. 루멘 이동 디바이스의 추진 메커니즘은, 예를 들어 미국 특허 출원 공개 제2004/0008853호와, 매튜 제이-비.(MATHIEU, J-B.), 마텔 에스.(MARTEL, S.), 야히아 엘'에이치.(YAHIA, L'H.), 소우레즈 지.(SOULEZ, G.), 보우도인 지.(BEAUDOIN, G.)["혈관 내의 마이크로디바이스를 위한 추진 수단으로서 MRI 시스템(MRI Systems as a Mean of Propulsion for a Microdevice in Blood Vessels)"; 2003년; pp. 3419-3422; IEEE]와, 루 자오(LU, ZHAO), 마텔 실바인(MARTEL, SYLVAIN)["주자성 박테리아를 사용하는 바이오-캐리어의 예비 조사(Preliminary Investigation of Bio-carriers Using Magnetotactic Bacteria)"; 28차 IEEE EMBS 연례 국제 회의의 의사록(Proceedings of the 28th IEEE EMBS Annual International Conference); 2006년 8월 30일`2006년 9월 3일 및 2006년; pp. 3415-3418; IEEE]과, 마텔 실바인["종양 혈관형성에 의해 자극을 받은 동맥혈관의 목표화 처치를 위한 MRI-제어형 강자성 및 MC-1 주자성 박테리아 캐리어의 향방(Towards MRI-Controlled Ferromagnetic and MC-1 Magnetotactic Bacterial Carriers for Targeted Therapies in Arteriolocapillar Networks Stimulated by Tumoral Angiogenesis)"; 28차 IEEE EMBS 연례 국제 회의의 의사록; 2006년 8월 30일-2006년 9월 3일 및 2006년; pp. 3399-3402; IEEE]에 설명되어 있는 바와 같은 하나 이상의 섬모형 또는 편모형 구조체를 포함할 수 있고, 이들 참조 문헌의 모두는 본 명세서에 참조로서 포함되어 있다. 추진 메커니즘은, 본 명세서에 참조로서 포함되어 있는 미국 특허 제7,042,184호 및 미국 특허 출원 공개 제2006/0119304호에 나타낸 바와 같은 롤러 또는 휠형 구조체와, 본 명세서에 참조로서 포함되어 있는 이케우치 케이(IKEUCHI, K.), 요시나카 케이.(YOSHINAKA, K.), 하시모토 에스.(HASHIMOTO, S.); 도미타 엔.(TOMITA, N.)["점액을 사용하는 나선형 리브를 갖는 의료용 마이크로 로봇의 운전(Locomotion of Medical Micro Robot with Spiral Ribs Using Mucus)"; 마이크로 기계 및 인간 과학의 7차 국제 심포지엄; 1996년; pp. 217-222; IEEE]에 개시되어 있는 바와 같은 스크류형 구조체와, 예를 들어 본 명세서에 참조로서 포함되어 있는 미국 특허 제5,574,347호와, 크리스텐센 빌("머슬봇: 심장과 마이크로봇"; 테크노벨지.컴; pp. 1-2; 2004년 2월 27일; http://www.technovelgy.com/ct/Science-Fiction-News.asp?NewsNum=46; 2006년 9월 12일 인쇄됨)과, 마텔 실바인["나노미터 스케일 작동을 위해 설계된 소형 로봇의 고속 압전 작동식 3-레그 움직임을 위한 기초(Fundamentals of high-speed piezo-actuated three-legged motion for miniature robots designed for nanometer-scale operations)"; pp. 1-8]에 설명되어 있는 바와 같은 보행 움직임이 가능한 부속물(appendage) 등을 포함할 수 있다. 부속물형 구조체는 루멘 벽에 간헐적으로 결합하고 보행형 움직임을 갖고 루멘 벽에 대해 구조적 요소를 압박하거나, 또는 노젓기(paddling) 또는 수영 움직임으로 루멘 내의 유체에 대해 압박할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 추진 메커니즘은 예를 들어 루멘을 통해 구조 요소를 추진시키기 위한 휠 또는 스크류 요소의 회전에서와 같이 구조 요소에 대해 루멘 벽 결합 구조체의 회전 운동을 구동할 수 있다. 추진 메커니즘은 적어도 하나의 모터, 마이크로모터, 또는 분자 모터에 의해 또는 형상 변경 폴리머 또는 금속의 형태의 팽창 또는 변경에 의해 구동되는 기계적 또는 마이크로기계적 구조체를 포함할 수 있다. 분자 모터는 ATP, 키네신(kinesin), RNA 폴리머라아제(polymerase), 미오신 다이네인(myosin dynein), 아데노신트리포스페이트 합성효소(adenosinetriphosphate synthetase), 로탁산(rotaxanes), 또는 바이러스 단백질과 같은 생물학적 화학 물질 상에서 운전하는 생체분자 모터일 수 있다.
도 1은 루멘 벽 결합 구조체의 회전 운동을 구동하는 추진 메커니즘을 포함 하는 루멘 이동 디바이스의 예를 도시하고 있다. 루멘 이동 디바이스(10)는 신체 루멘(14)의 적어도 일부분 내에 끼워지도록 구성된 구조 요소(12)를 포함할 수 있다. 구조 요소(12)는 루멘 벽 결합부(16)를 포함할 수 있다. 루멘 이동 디바이스(10)는 또한 구조 요소가 전개되는 신체 루멘(14)을 통한 구조 요소(12)의 이동을 발생시킬 수 있는 추진 메커니즘(20)을 포함할 수 잇다. 여기서, 추진 메커니즘(20)은 그 외주부가 루멘 벽 결합부(16)를 형성하는 2개의 회전 휠을 포함한다.
다수의 대안적인 접근법에서, 2개(또는 그 이상)의 루멘 벽 결합부는 루멘 벽에 간헐적으로 결합할 수 있다. 도 29a 내지 도 29e는 루멘 이동 디바이스(1650)가 전개되는 신체 루멘의 내부면(1658)에 적어도 간헐적으로 결합될 수 있는 루멘 이동 디바이스의 제1 부분(1654) 상에 제1 루멘 벽 결합 구조체(1652)를 포함하는 움직임 저지부를 포함하는 루멘 이동 디바이스(1650)의 실시예를 도시하고 있다(단면도). 디바이스는 또한 루멘 이동 디바이스의 제2 부분(1662) 상에 적어도 하나의 제2 루멘 벽 결합 구조체(1660)를 포함할 수 있고, 추진 메커니즘은 루멘 이동 디바이스가 전개되는 신체 루멘의 내부면(1658)과 제1 루멘 벽 결합 구조체(1652) 및 제2 루멘 벽 결합 구조체(1660)의 교번적인 결합과 조화하여 제1 루멘 벽 구조체(1652) 및 제2 루멘 벽 구조체(1660) 사이의 거리의 연장 및 단축을 발생시킨다. 본 예에서, 제1 및 제2 루멘 벽 결합 구조체 사이의 거리의 연장 및 단축은 영역(1664)에서 발생할 수 있지만, 다른 실시예에서 제1 및 제2 루멘 벽 결합 구조체 사이의 거리는 루멘 벽 결합 구조체의 위치, 예를 들어 보행형 움직임을 발생시키기 위해 서로에 대해 이동하는 림(limb)의 변화에 기인하여 변경될 수 있 다. 루멘 이동 디바이스의 부분[예를 들어, 단부(1656)]은 제어 회로(도시 생략)의 장착을 위한 안정적인 위치를 제공하기 위해 길이가 변화하지 않을 수 있다. 제1 및 제2 루멘 벽 결합 구조체에 의한 루멘 벽의 교번적인 결합 및 분리는 신체 루멘을 통한 디바이스의 자벌레형 추진을 발생시킨다. 루멘 이동 디바이스(1650)는 신체 루멘 벽의 교번적인 결합 및 분리와 조합하여 서로에 대한 적어도 2개의 루멘 벽 결합 구조체(1652, 1660)의 상대 확장 및 수축을 발생시켜 신체 루멘 벽에 대한 루멘 이동 자극 디바이스의 자벌레형 이동을 발생시킬 수 있는 추진 메커니즘을 포함한다. 도 29a 내지 도 29e에 도시되어 있는 루멘 이동 디바이스의 실시예는 디바이스를 통한 유체의 이동을 허용하기 위한 중앙 루멘(1668)을 갖는 관형 구조를 갖는다. 도 29a는 루멘 벽 결합 구조체(1652, 1660)가 확장되어 내부면(1658)에 결합하는 루멘 이동 디바이스를 도시하고 있다. 도 29b에서, 제2 루멘 벽 결합 구조체(1660)가 수축되어 영역(1664)이 단축되어 화살표에 의해 지시되어 있는 방향으로의 루멘 이동 디바이스(1650)의 제2 부분(1662)의 이동을 유발하여 도 29c에 도시되어 있는 형태를 얻는다. 제2 루멘 벽 결합 구조체(1660)는 이어서 확장되어 내부면(1658)에 결합하고, 제1 루멘 벽 결합 구조체(1652)가 수축되어 도 29d에 도시되어 있는 형태를 얻는다. 다음에, 도 29d에 화살표로 도시되어 있는 바와 같이, 영역(1664)이 확장되어 루멘 이동 디바이스(1650)의 제1 부분(1654)을 도 29d에 화살표에 의해 지시되어 있는 방향으로 이동시킨다. 이동 사이클의 종료시에, 루멘 이동 디바이스(1650)는 도 29e에 도시되어 있는 형태를 얻는다. 제1 루멘 벽 결합 구조체(1652)는 도 29a에 도시되어 있는 바와 같이 확장되어 내부 면(1658)에 결합될 수 있다. 도 29a 내지 도 29e에 도시되어 있는 움직임 사이클을 반복함으로써, 루멘을 통한 루멘 이동 디바이스의 이동이 성취될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 다양한 유형의 루멘 벽 결합 구조체가 자벌레형 움직임을 발생시키는 디바이스에 사용될 수 있고, 팽창되거나 확장되는 루멘 벽 결합 구조체에 부가하여, 다른 메커니즘을 통해(예를 들어, 흡인 메커니즘, 접착제, 갈고리 또는 후크에 의해) 루멘 벽에 결합하는 구조체가 사용될 수도 있다. 심장의 표면에 결합하기 위한 흡인 메커니즘을 갖는 자벌레형 추진 메커니즘을 이용하는 루멘 이동 디바이스는 패트로닉 엔. 에이.(PATRONIK, N.A.), 오타 티.(OTA, T.), 제나티 엠. 에이.(ZENATI, M.A.), 리비에르 씨. 엔.(RIVIERE, C. N.)["심장 상에서의 이동 로봇 이동을 위한 개선된 트랙션(Improved Traction for a Mobile Robot Traveling on the Heart)"; 28차 IEEE EMBS 연례 국제 회의의 의사록; 2006년 8월 30일-2006년 9월 3일 및 2006년; pp. 339-342; IEEE]과, 다리오 피.(DARIO, P.), 카로자 엠. 씨.(CARROZZA, M.C.), 렌시오니 엘.(LENCIONI, L.), 맥나니 비.(MAGNANI, B.), 다타나시오 에스.(D'ATTANASIO, S.)["대장 내시경용 마이크로 로봇 시스템(A Micro Robotic System for Colonoscopy)"; 로봇 및 자동화의 1997년 IEEE 국제 회의의 의사록; 1997년 4월 및 1997년; pp. 1567-1572; IEEE]과, 동시앙 치(DONGXIANG, CHI), 구오정 얀(GUOZHENG, YAN)["장 검사를 위한 지렁이 기반 소형 로봇(An earthworm based miniature robot for intestinal inspection)"; SPIE의 의사록; 2001년 11월 7일-2001년 11월 9일; pp. 396-400; Volume 4601; SPIE]에 개시되어 있고, 이들 참조 문헌의 모두는 그대로 본 명세서에 참조로서 포함되어 있 다.
반경방향 및 종방향 팽창 또는 확장 구조체는 기계적 또는 마이크로기계적 구조체, 팽창형 물질, 팽창성 구조체, 또는 형상 변경 물질 또는 구조체일 수 있다. 여기서는 그리고 본 명세서 전체에 걸쳐서 팽창형 및 팽창성 물질 및 구조체에 대해 참조가 이루어져 있지만, 팽창형 및 팽창성인 것으로서 설명되어 있는 구조체는 또한 수축형 또는 수축성일 수도 있고, 따라서 치수의 가역적인 변화가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 치수의 가역적인 변화는 루멘 이동 디바이스를 추진하기 위한 원통형 움직임을 발생시키는데 사용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 팽창/수축은 제트 또는 와류 추진을 발생시키기 위해 디바이스로부터 유체를 가압할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 몇몇 용례에서는 일 방향으로 치수를 변화하는(단지 팽창만 또는 단지 수축만) 물질 및 구조체가 사용될 수도 있다는 것이 고려된다.
도 30a 및 도 30b는 루멘 이동 디바이스의 본체 구조체의 팽창 및 루멘 벽의 결합을 위한 형상 변경 구조체의 사용을 도시하고 있다. 도 30a에서, 루멘 이동 디바이스(1700)는 도 30a에 도시되어 있는 바와 같이 곡선형 형태, 또는 도 30b에 도시되어 있는 바와 같이 확장 형태를 가질 수 있는 형상 변경 원호(1702)를 포함한다. 이러한 형태의 변화는 2금속성 스트립의 가열에 의해 또는 적어도 2개의 형태를 갖는 형상 기억 물질의 사용에 의해 발생될 수 있고, 루멘 이동 디바이스(1700)의 연장 및 단축을 제공하는데 사용될 수 있다. 루멘 이동 디바이스는 제1 루멘 벽 결합 구조체(1704) 및 제2 루멘 벽 결합 구조체(1706)를 포함할 수 있 다. 제1 루멘 벽 결합 구조체(1704)는 각각 제1 및 제2 루프(1708, 1710)로 형성된 물질의 스트립으로 형성된다. 도 30a에서, 제1 루프(1708)는 작고, 제2 루프(1710)는 크므로, 이는 루멘 벽(1720)에 결합한다. 제2 루멘 벽 결합 구조체(1706)는 제1 루프(1714) 및 제2 루프(1716)로 형성되고, 이들 제1 및 제2 루프는 도 30a에서 중간 크기이므로 어느 것도 루멘 벽(1720)에 결합되지 않는다. 제1 루멘 벽 결합 구조체(1704)는 장착점(1712)에서 루멘 이동 디바이스(1700)에 연결되고, 이는 2개의 루프의 크기를 변경하기 위해 제2 루프(1712)에 대해 제1 루프(1708)를 이동시키기 위한 병진 메커니즘을 포함한다. 유사하게, 제2 루멘 벽 결합 구조체(1706)는 장착점(1718)에서 루멘 이동 디바이스(1700)에 연결되고, 이는 2개의 루프의 크기를 변경하기 위해 제2 루프(1716)에 대해 제1 루프(1714)를 이동시키기 위한 병진 메커니즘을 포함한다. 도 30b에서, 원호(1702)는 확장되어 제2 루멘 벽 결합 구조체(1706)가 점(B)(도 30a)으로부터 점(C)(도 30b)로 이동된다. 제2 루멘 벽 결합 구조체(1706)의 제1 루프(1714)는 장착점(1718)에서 병진 메커니즘에 의해 크기가 감소되어 있고, 반면에 제2 루프(1716)는 루멘 벽(170)에 결합하기 위해 크기가 증가되어 있다. 따라서, 도 29a 내지 도 29e에 도시되어 있는 것과 유사한 자벌레형 움직임이 도 30a 및 도 30b에 도시되어 있는 바와 같은 루멘 이동 디바이스의 실시예에 의해 생성될 수 있다.
도 31은 보행형 움직임을 발생하는 추진 메커니즘을 갖는 신체 루멘을 통해 이동하도록 구성된 루멘 이동 디바이스의 부가의 실시예를 도시하고 있다. 루멘 이동 디바이스는 루멘 이동 디바이스가 전개되는 신체 루멘의 내부면에 적어도 간 헐적으로 결합할 수 있는 루멘 이동 디바이스의 부분 상에 2개 이상의 루멘 벽 결합 구조체를 포함할 수 있고, 여기서 추진 메커니즘은 신체 루멘의 내부면에 대한 2개 이상의 루멘 벽 결합 구조체의 보행 이동을 구동한다. 루멘 벽 결합 구조체들 사이의 거리의 연장 및 단축은 루멘 이동 디바이스의 메인 구조체(예를 들어, 본체 구조체)의 연장 또는 단축에 의해서보다는 레그 형태의 변경에 의해 발생된다. 루멘 이동 디바이스(1750)는 신체 루멘 내에 끼워지도록 치수 설정된 구조 요소(1751)와, 신체 루멘의 벽에 교번적으로 결합하고 분리되도록 작동 가능한 적어도 2개의 루멘 벽 결합 구조체[도 31에는 6개의 루멘 벽 결합 구조체(1752, 1754, 1756, 1758, 1760, 1762)가 도시되어 있음]와, 신체 루멘 벽(1764)의 교번적인 결합 및 분리와 조합하여 서로에 대한 적어도 2개의 루멘 벽 결합 구조체의 상대적인 확장 및 수축을 발생시켜 신체 루멘 벽에 대한 루멘 이동 자극 디바이스의 이동을 발생시킬 수 있는 추진 메커니즘을 포함한다. 루멘 이동 디바이스(1750)는 또한 루멘 이동 디바이스에 의해 적어도 부분적으로 운반되어 추진 메커니즘을 제어하여 신체 루멘을 통한 루멘 이동 디바이스의 이동을 제어하도록 구성된 움직임 제어 회로와, 신체 루멘 내의 관심 조건을 검출할 수 있는 센서와, 구조 요소에 의해 운반되어 도 31에는 도시되어 있지 않지만 본 명세서의 다른 부분에 설명되어 있는 바와 같이 작동하는 센서에 의한 관심 조건의 검출에 응답하여 동작을 수행하도록 구성된 활성부를 포함할 수 있다. 적어도 2개의 루멘 벽 결합 구조체는 보행 움직임을 위해 구성된 적어도 2개의 부속물을 포함할 수 있다. 도 31에 도시되어 있는 실시예에서, 레그(1752, 1754)는 서로에 대해 확장 및 수축되어, 예를 들어 하나의 레그가 전방으로 요동할 때 다른 레그는 후방으로 요동할 수 있게 된다. 구조 요소 둘레에 다양한 패턴으로 분포된 더 다수 또는 소수의 레그가 신체 루멘을 통해 루멘 이동 디바이스를 추진하는데 사용될 수 있고, 도 31에 도시되어 있는 실시예는 가능한 일례를 도시하고 있다.
루멘 이동 디바이스를 위한 레그 구조체는 나노튜브 및 나노튜브 번들, 탄소 파이버 및 탄소 파이버 번들, 실리콘, 금속, 폴리머 및 본 명세서에 설명되어 있는 바와 같은 다른 물질을 포함하는 다양한 물질 및 구조체로 형성될 수 있다. 레그는 다양한 메커니즘에 의해 작동될 수 있는 보행 움직임을 발생시키도록 이동될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 형상 변경 물질로 형성된 레그는 그 자체가 레그 구조체의 형태의 변경을 통해 이동될 수 있고, 반면 다른 실시예에서는 레그는 개별 작동 메커니즘에 의해 이동될 수 있는 실질적으로 강성 또는 고정 형태를 가질 수도 있다. 레그 구조체 또는 액추에이터에 사용될 수 있는 형상 변경 물질은 예를 들어 본 명세서의 다른 부분에 설명되어 있는 바와 같이 적층된 압전 요소, 전기활성 폴리머, 감열 폴리머, 자기장 응답 폴리머, 및 강자성 물질과 같은 다양한 유형일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 모터 및 액추에이터가 당 기술 분야의 숙련자들에 공지되어 있는 바와 같이 레그 움직임을 구동하는데 사용될 수 있다.
추진 메커니즘의 다른 실시예에서, 도 32a 및 도 32b에 도시되어 있는 바와 같이, 루멘 벽에 교번적으로 결합하고 분리되도록 순차적으로 작동하는 다수의 루멘 벽 결합 구조체는 루멘 이동 디바이스의 "연동" 움직임을 발생시키는데 사용될 수 있다. 이 유형의 움직임을 발생시키는 디바이스의 예는 미국 특허 제6,764,441 호와, 미국 특허 출원 공개 제2006/0004395호와, 맨건 엘리자베스 브이.(MANGAN, ELIZABETH V.), 킹슬리 댄 에이.(KINGSLEY, DAN A.), 퀸 로저 디.(QUINN, ROGER D.), 키엘 힐렐 제이.(CHIEL, HILLEL J.)의 "연동 내시경의 개발(Development of a Peristaltic Endoscope)"; 2002년 로봇 및 자동화의 IEEE 국제 회의(IEEE International Conference on Robotics & Automation 2002); pp. 1-6; http://biorobots.cwru.edu/publications/I CRA02 _ Mangan _ Endoscope . pdf와, 마이어 피.(MEIER, P.), 오베르터 에스.(OBERTHUR, S.), 랭 엠.(LANG, M.)의 "최소 칩습성 수술을 위한 유연성 디바이스의 개발(Development of a compliant device for minimally invasive surgery)"; 28차 IEEE EMBS 연례 국제 회의의 의사록; 2006년 8월 30일-2006년 9월 3일 및 2006년; pp. 331- 334; IEEE에 설명되어 있고, 이들 참조 문헌의 모두는 본 명세서에 참조로서 포함되어 있다.
도 32a 및 도 32b에서, 루멘 이동 디바이스(1800)는 탄성 물질로 형성될 수 있는 구조 요소(1802)를 포함한다. 구조 요소(1802)는 예를 들어 중앙 루멘(1816)을 갖는 실질적으로 관형 구조체일 수 있다. 복수의 팽창 또는 확장 구조체(1804, 1806, 1808, 1810, 1812, 1814, 1818)가 구조 요소(1802)의 길이를 따라 위치될 수 있다. 팽창 또는 확장 구조체는 길이방향에서 팽창될 뿐만 아니라 반경방향 외향 방향으로 팽창할 수 있다. 예를 들어, 도 32a에서, 팽창 또는 확장 구조체(1804, 1810)는 이들의 팽창된 형태로 도시되어 있는데, 여기서 이들은 도 32b에 도시되어 있는 바와 같이 이들의 수축된 형태보다 넓고 길다. 반대로, 팽창 또는 확장 구조체(1806, 1808, 1812, 1814)는 도 32a에 수축된 형태로 도시되어 있고, 도 32b에 이들의 팽창된 형태로 도시되어 있다. 팽창 또는 확장 구조체를 순차적으로 팽창 및 수축시킴으로써, 도 32a 및 도 32b에 도시되어 있는 바와 같이, 신체 루멘을 통한 루멘 이동 디바이스의 이동이 성취될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 추진 메커니즘은 신체 루멘 내의 와이어, 카테터, 캐뉼러 또는 튜브를 따라 루멘 이동 디바이스의 이동을 구동하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 33에 도시되어 있는 바와 같이, 루멘 이동 디바이스(1850)는 루멘 벽(1856)에 의해 둘러싸인 신체 루멘(1854) 내에 위치된 세장형 구조체(1852)(예를 들어, 와이어, 카테터, 캐뉼러, 튜브 또는 다른 구조체일 수 있음)를 따라 이동한다. 루멘 이동 디바이스(1850)는 신체 구조체(1858), 리테이너(1860), 및 추진 메커니즘(1862)을 포함한다. 도 33에 도시되어 있는 예에서, 리테이너(1860)는, 추진 메커니즘(1862)이 루멘 이동 디바이스(1850)를 세장형 구조체(1852)를 따라 이동시킬 수 있게 하는 동안 세장형 구조체(1852)를 따라 루멘 이동 디바이스를 이동할 수 있게 하면서 세장형 구조체(1852)에 대해 루멘 이동 디바이스(1850)를 유지하는 후크형 구조체이다. 도 33의 실시예에서, 추진 메커니즘(1862)은 세장형 구조체(1852)를 따라 루멘 이동 디바이스(1850)를 이동시키는 회전 휠이지만, 다른 실시예에서는 다른 추진 메커니즘이 세장형 구조체를 따라 루멘 이동 디바이스를 이동시키는데 사용될 수 있다.
마지막으로, 본 명세서의 다른 부분에 언급되어 있는 바와 같이, 몇몇 실시예에서, 루멘 이동 디바이스는 신체 루멘의 벽에 결합하기보다는 루멘 내에 포함된 유체를 압박하는 하나 이상의 패들, 프로펠러, 와류 발생기, 제트, 편모형 구조체 등에 의해 신체 루멘을 통해 추진될 수 있고, 이들은 미국 특허 제6,240,312호 또는 베컴 바하레(BEHKAM, BAHAREH), 시티 메틴(SITTI, METIN)의 "하이브리드 수영 마이크로로봇의 향방: 폴리스티렌 비드의 박테리아 지원 추진(TOWARDS HYBRID SWIMMING MICROROBOTS: BACTERIA ASSISTED PROPULSION OF POLYSTYRENE BEADS)"; 28차 IEEE EMBS 연례 국제 회의의 의사록; 2006년 8월 30일-2006년 9월 3일 및 2006년; pp. 2421-2424; IEEE와, 크리스텐센 빌의 "'환상적인 항해' 로봇을 위한 추진 시스템(Propulsion System for 'Fantastic Voyage' Robot)", 2006년 11월 10일, 2007년 1월 4일에 인쇄됨 http://technovelgy.com/ct/Science-Fiction-News.asp?NewsNum=811과, 또는 "연구자: 오징어 방식 와류 발생기가 무인 수중 차량을 위한 더 양호한 추진을 의미할 수 있음(Researchers: Squid-Inspired Vortex Generators Could Mean Better Propulsion for Unmanned Underwater Vehicles)"; 언더워터타임즈.컴(UnderwaterTimes.com); 2006년 12월 12일; pp. 1-2; 2007년 1월 4일 인쇄됨; http://www.underwatertimes.com/print.php?article_id=51030782641과, 또는 모세니 캄란(MOHSENI, KAMRAN)의 "바이오모방 및 바이오 방식 공중 및 수중 차량(Biomimemetic & Bio-Inspired Aerial and Underwater Vehicles)"; 2006년 9월 23일, 2007년 1월 4일 인쇄된 pp. 1 - 100; http//enstrophy.colorado.edu/~mohseni/MicroVehiclesl.html#UUV1#UUV1에 설명되어 있고, 이들 참조 문헌의 모두는 본 명세서에 참조로서 포함되어 있다.
본 명세서에 설명되어 있는 다양한 추진 메커니즘에 의해 발생된 이동의 방향은 추진 메커니즘의 작동을 간단히 반전시킴으로써 반전될 수도 있다.
본 명세서에 설명되어 있는 바와 같은 다양한 실시예에서, 루멘 이동 디바이스는 추진 메커니즘, 움직임 제어 회로, 센서, 응답 개시 회로, 또는 활성부 중 적어도 하나에 전력을 제공하도록 구성된 전원을 포함할 수 있다. 전원은 배터리 또는 마이크로배터리, 연료 전지 또는 화석 연료 전지, 또는 핵 배터리일 수 있다. 동일하거나 상이한 유형의 하나 이상의 전원이 한정 없이 루멘 이동 디바이스에 포함될 수 있다. 배터리는 루멘 이동 디바이스 상에 위치될 수 있고, 가능하게는 본 명세서에 참조로서 포함되어 있는 퀄리온 엘엘씨(Quallion LLC)(http://www.quallion.com)로부터 입수 가능하거나 필름(미국 특허 제5,338,625 및 제5,705,293호)으로서 설계된 것들과 같은 마이크로배터리일 수 잇다. 대안적으로, 전원은 효소, 미생물, 또는 광합성 연료 전지 또는 다른 화석 연료 전지[본 명세서에 참조로서 포함되어 있는 미국 특허 출원 공개 제2003/0152823 A1호, 국제 출원 공개 WO03/106966 A2호, 또는 첸 티(Chen T) 등의 J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 8630-8631, 소형 화석 연료 전지(A Miniature Biofuel Cell)]와 같은 하나 이상의 연료 전지일 수 있고, 마이크로 또는 나노 스케일을 포함하는 임의의 크기일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 전원은 핵 배터리일 수 있다. 전원은 예를 들어 혈압의 박동성 변화를 이용하는 압력 정류 메커니즘, 또는 자체 감김 시계에 사용되는 바와 같은 가속도 정류 메커니즘, 또는 다른 유동 파라미터로부터 에너지를 유도할 수 있는 다른 유형의 유동 정류 메커니즘과 같은 에너지 소기(energy scavenging) 디바이스일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 전원은 구조 요소로부터 이격하여 위치되어 와이어에 의해 구조 요소에 접속되어 있는 전기 전원, 또는 구조 요소로부터 이격되어 위치되어 광 파이버 라인 또는 케이블에 의해 구조 요소에 접속되어 있는 광학 전원일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 전원은 외부 소스, 예를 들어 음향 소스 또는 전자기 소스(예를 들어, 본 명세서에 참조로서 포함되어 있는 미국 특허 제6,170,485호 또는 미국 특허 출원 공개 제2005/0228259호에 설명되어 있는 바와 같은 적외선 에너지 또는 유도 결합)로부터 전력을 수용할 수 있는 전력 수신기일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 전원은 루멘 이동 디바이스로부터 이격되어 위치되어 와이어에 의해 루멘 이동 디바이스에 접속되어 있는 전기 전원, 또는 루멘 이동 디바이스로부터 이격되어 위치되어 광 파이버에 의해 루멘 이동 디바이스에 접속되어 있는 광학 전원을 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 루멘 이동 디바이스는 루멘 이동 디바이스로부터 2차 위치로 전력을 전송할 수 있는 전력 송신기를 포함할 수 있다. 전력 송신기는 음향 전력, 전기 전력, 또는 광학 전력 중 적어도 하나를 송신할 수 있다. 2차 위치는 예를 들어 수신된 전력을 사용하고, 저장하고 및/또는 전송하기 위한 전력 수신기 및 구조체를 포함하는 신체 루멘 또는 다른 부분에서의 신체 내의 다른 디바이스일 수 있다.
도 34는 루멘 이동 디바이스(1900)의 부가의 실시예를 도시하고 있는 블록도이고, 이 루멘 이동 디바이스는 움직임 저지부(1902)와, 신체 루멘 내의 유체에 접촉하여 신체 루멘을 통한 유체의 유동을 적어도 간헐적으로 허용하도록 구성된 유체 접촉부(1904)와, 루멘 이동 디바이스가 전개되는 신체 루멘을 통한 루멘 이동 디바이스의 이동을 발생시킬 수 있는 추진 메커니즘(1906)과, 상기 루멘 이동 디바 이스에 의해 적어도 부분적으로 운반되어 추진 메커니즘(1906)을 제어하여 신체 루멘을 통한 루멘 이동 디바이스의 이동을 제어하도록 구성된 움직임 제어 회로(1908)와, 신체 루멘 내의 관심 조건을 검출하고 관심 조건의 검출을 지시하는 감지 신호를 발생시킬 수 있는 센서(1910)와, 센서(1910)에 작동적으로 접속되어 신체 루멘 내의 관심 조건의 검출을 지시하는 감지 신호의 수신시에 응답 개시 신호를 발생시키도록 구성된 응답 개시 회로(1912)와, 응답 개시 회로(1912)에 작동적으로 결합되어 응답 개시 신호의 수신시에 응답을 발생시킬 수 있는 활성부(1914)를 포함한다. 움직임 제어 회로(1908) 및 응답 개시 회로(1912)는 제어 회로(1907)의 부분을 구성하고, 이 제어 회로는 또한 본 명세서에 구체적으로 설명되어 있지 않은 다른 구성 요소를 포함할 수 있다. 도 34의 실시예는 또한 루멘 이동 디바이스의 이동의 방향을 변형시킬 수 있는 조향 메커니즘(1916)을 포함하고, 움직임 제어 회로(1908)는 조향 메커니즘(1916)을 제어하여 신체 루멘을 통한 루멘 이동 디바이스의 이동을 제어하도록 구성될 수 있다. 도 34의 실시예는 추진 메커니즘(1906), 조향 메커니즘(1916), 움직임 제어 회로(1908), 센서(1910), 응답 개시 회로(1912) 또는 활성부(1914) 중 적어도 하나에 전력을 제공하도록 구성된 전력 소스(1918)를 포함할 수 있다. 도 34의 실시예의 구성 요소는 일반적으로 본 명세서의 다른 부분에 설명되어 있는 바와 같을 수 있다. 조향 메커니즘(1916)은 사용된 추진 메커니즘의 유형에 따라 다양한 구조체 중 임의의 구조체일 수 있다. 추진 메커니즘이 루멘 이동 디바이스가 루멘 내의 유체에서 이동할 수 있게 하는 패들 또는 프로펠러이면, 조향 메커니즘은 러더(rudder)일 수 있다. 추진 메커니 즘이 다수의 휠 또는 림형 구조체를 포함하면, 이들은 루멘 이동 디바이스의 상이한 측면 상에서 차동적으로 작동하여 이를 일 방향 또는 다른 방향으로 조향할 수 있다. 루멘 이동 디바이스가 디바이스의 모든 측면 상에서 루멘 벽과 접촉하는 실시예에서, 조향 메커니즘은 루멘 이동 디바이스가 루멘 내의 분기점과 만나는 경우에만 사용될 수 있고, 일단 디바이스의 전방부(이동의 방향에 의해 규정됨)가 조향되어 디바이스가 선택된 분기에 진입되게 되면, 디바이스의 후방부는 부가의 조향의 필요 없이 추종하게 될 수 있다.
루멘 이동 디바이스의 다양한 실시예는 마커 또는 태그를 포함할 수 있다. 마커 또는 태그는 환자의 신체 내의 루멘 이동 디바이스의 위치를 지시하기 위한 원격 촬영 시스템에 의해 검출될 수 있는 촬영 마커 또는 태그(예를 들어, x-선 촬영을 위한 무선 불투명 마커)일 수 있다. 대안적으로, 마커 또는 태그는 환자의 신체 내의 감지 디바이스 또는 구조체에 의해 검출될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 도 35에 도시되어 있는 바와 같이, 루멘 이동 디바이스(1950)의 작동을 제어하는 회로의 적어도 일부는 도 28에 도시되어 있는 바와 같은 환자의 신체의 외부 또는 루멘 이동 디바이스로부터 이격되어 있는 환자의 신체 내의 위치에서 원격부(1972) 내의 루멘 이동 디바이스로부터 이격되어 위치될 수 있다. 도 35의 실시예에서, 루멘 이동 디바이스(1950)는 움직임 저지부(1952)와, 신체 루멘 내의 유체에 접촉하여 신체 루멘을 통한 유체의 유동을 적어도 간헐적으로 허용하도록 구성된 유체 접촉부(1954)와, 루멘 이동 디바이스가 전개되는 신체 루멘을 통한 루멘 이동 디바이스의 이동을 발생시킬 수 있는 추진 메커니즘(1956) 과, 상기 루멘 이동 디바이스에 의해 적어도 부분적으로 운반되어 추진 메커니즘(1956)을 제어하여 신체 루멘을 통한 루멘 이동 디바이스의 이동을 제어하도록 구성된 움직임 제어 회로(1958)와, 신체 루멘 내의 관심 조건을 검출하고 관심 조건의 검출을 지시하는 감지 신호를 발생시킬 수 있는 센서(1960)와, 센서(1960)에 작동적으로 접속되어 신체 루멘 내의 관심 조건의 검출을 지시하는 감지 신호의 수신시에 응답 개시 신호를 발생시키도록 구성된 응답 개시 회로(1962)와, 응답 개시 회로(1962)에 작동적으로 결합되어 응답 개시 신호의 수신시에 응답을 발생시킬 수 있는 활성부(1964)를 포함한다. 도 35의 실시예는 루멘 이동 디바이스의 이동 방향을 변형할 수 있는 조향 메커니즘(1966)을 포함하고, 움직임 제어 회로(1958)는 조향 메커니즘(1966)을 제어하여 신체 루멘을 통한 루멘 이동 디바이스의 이동을 제어하도록 구성될 수 있다. 루멘 이동 디바이스(1950), 원격 회로(1974)를 위한 제어 회로의 적어도 일부는 원격부(1972) 내의 루멘 이동 디바이스(1950)로부터 이격되어 위치될 수 있다. 원격 회로(1974)는 움직임 제어 회로(1978)의 원격부 및 응답 개시 회로(1980)의 원격부를 포함할 수 있다. 루멘 이동 디바이스(1950)는 송수신기(1984)로부터 전송된 움직임 제어 회로(1978)의 원격부로부터 무선 제어 신호를 수신하도록 구성된 데이터 수신 및/또는 전송 회로를 포함할 수 있는 수신기/송수신기(1984)를 포함할 수 있다. 데이터는 루멘 이동 디바이스(1950)로부터 원격부(1972)로 전송될 수 있다. 원격부(1972)는 전원(1986)을 포함할 수 있다. 대안적으로, 움직임 제어 회로는 루멘 이동 디바이스 내에 또는 그 상부에 위치될 수 있다. 도 35의 실시예는 추진 메커니즘(1956), 조향 메커니즘(1966), 움직임 제어 회로(1958), 센서(1960), 응답 개시 회로(1962) 또는 활성부(1964) 중 적어도 하나에 전력을 제공하도록 구성된 전원(1968)을 포함할 수 있다. 도 35의 실시예의 구성 요소는 일반적으로 본 명세서의 다른 부분에 설명되어 있는 바와 같을 수 있다. 조향 메커니즘(1966)은 도 34와 관련하여 전술된 바와 같을 수 있다. 몇몇 실시예에서, 전력은 원격부(1972)로부터 루멘 이동 디바이스(1950)에 전송될 수 있다.
움직임 제어 회로는 센서에 작동적으로 접속되고, 조향 메커니즘 또는 추진 메커니즘 중 적어도 하나를 제어하여 신체 루멘 내의 관심 조건의 검출을 지시하는 감지 신호의 수신에 적어도 부분적으로 응답하여 루멘 이동 디바이스의 이동을 제어하도록 구성될 수 있다. 유사하게, 응답 개시 회로는 몇몇 실시예에서 루멘 이동 디바이스 내에 또는 그 상에 위치될 수 있고, 반면에 다른 실시예에서는 응답 개시 회로의 적어도 일부는 루멘 이동 디바이스로부터 이격하여 위치될 수 있고, 루멘 이동 디바이스는 루멘 이동 디바이스로부터 이격되어 위치된 응답 개시 회로의 적어도 일부와 통신하기 위해 구성된 데이터 전송 및 수신 회로를 포함할 수 있다.
루멘 이동 디바이스 상에 또는 원격부 내에 위치되어 응답 개시 회로 및/또는 움직임 제어 회로를 포함하는 루멘 이동 디바이스용 제어 회로는 마이크로프로세서 및/또는 하드웨어, 소프트웨어, 또는 펌웨어 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 신체 내의 디바이스 내에서 통신하기 위한 디바이스 및/또는 시스템의 예는 미국 특허 제5,843,139호, 제6,409,674호, 또는 제7,125,382호와, 미국 특허 출원 공개 제2002/0198604호와, 라이스 마이크(RICE, MIKE)의 "폭발적인 성장을 위해 균형화된 이식 가능 신경자극 디바이스 시장(Implantable Neurostimulation Device Market Poised for Explosive Growth)"; 퓨쳐 파브 인터내셔널(Future Fab International); 2006년 1월 7일; pp. 1-4; 2006년 10월 6일 인쇄됨; http://www.future-fab.com/documents.asp?d_ID=3725에 제공되어 있고, 이들 참조 문헌의 모두는 그대로 본 명세서에 참조로서 포함되어 있다.
본 명세서에 도시되어 설명되어 있는 루멘 이동 디바이스의 다양한 실시예는 루멘 벽 결합부와, 신체 루멘 내의 유체에 접촉하여 신체 루멘을 통한 유체의 유동을 적어도 간헐적으로 허용하도록 구성된 유체 접촉부와, 루멘 이동 디바이스가 전개되는 신체 루멘을 통한 루멘 이동 디바이스의 이동을 발생시킬 수 있는 추진 메커니즘과, 신체 루멘 내의 관심 조건을 검출하고 관심 조건의 검출을 지시하는 감지 신호를 발생시킬 수 있는 적어도 하나의 센서와, 상기 루멘 이동 디바이스에 의해 적어도 부분적으로 운반되어 감지 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 추진 메커니즘을 제어하도록 구성된 움직임 제어 회로와, 센서에 작동적으로 접속되어 신체 루멘 내의 관심 조건의 검출을 지시하는 감지 신호의 수신시에 응답 개시 신호를 발생시키도록 구성된 응답 개시 회로와, 응답 개시 회로에 작동적으로 접속되어 응답 개시 신호의 수신시에 응답을 발생시킬 수 있는 활성부를 포함할 수 있다. 신체 루멘 내의 유체와 접촉하도록 구성되어 신체 루멘을 통한 유체의 유동을 적어도 부분적으로 간헐적으로 허용하도록 구성된 유체 접촉부는 예를 들어 혈관, 기도, 소화관 또는 CSF-공간과 같은 유체가 그를 통해 이동하는 루멘 내에 사용된 루 멘 이동 디바이스를 위한 유용한 특징부일 수 있다. 몇몇 경우에, 유동의 차단은 심각한 문제점을 발생시킬 수도 있다. 따라서, 적어도 시간의 일부에 유체의 유동을 허용하도록 구성된 루멘 이동 디바이스가 가치가 있을 수 있다. 예를 들어, 유체는 루멘 이동 디바이스를 통과하는 채널 또는 루멘을 통해(예를 들어, 도 1, 도 29 또는 도 32에 도시되어 있는 바와 같이) 또는 예를 들어 도 5a, 도 5e, 도 30a, 도 30b, 또는 도 33에서와 같이 루멘의 단면을 채우지 않는 단면을 갖는 루멘 이동 디바이스를 지나 유동할 수 있다.
다양한 도면에 도시되어 있는 바와 같이, 루멘 이동 디바이스는 추진 메커니즘, 움직임 제어 회로, 센서, 응답 개시 회로, 또는 활성부 중 적어도 하나에 전력을 제공하도록 구성된 전원을 포함할 수 있다. 전원은 루멘 이동 디바이스 상에 또는 (적어도 부분적으로는) 도 35에 도시되어 있는 바와 같이 원격부 상에 위치될 수 있고, 전력은 루멘 이동 디바이스에 전송된다.
루멘 이동 디바이스는 다양한 유형의 감지 또는 정보 수집 디바이스 또는 구조체를 포함할 수 있다. 루멘 이동 디바이스는 상이하거나 다양한 유형의 하나 또는 다수의 센서를 포함할 수 있고, 이 센서들은 압력 센서, 온도 센서, 유동 센서, 점도 센서, 전단 센서(예를 들어, 주파수 또는 스트레인율에서의 유체의 유효 전단 계수를 측정하기 위함), pH 센서, 화학 화합물 또는 화학종의 농도를 결정하기 위한 화학 센서, 광학 센서, 음향 센서, 바이오센서, 전기 센서, 자기 센서, 클럭(clock) 또는 타이머를 포함할 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 본 명세서에 설명되어 있는 바와 같은 실시예에 사용될 수 있는 다양한 센서의 예는 미 국 특허 제5,522,394호, 제5,873,835호, 제6,053,837호, 제6,409,674호, 제6,111,520호, 제6,278,379호, 제6,475,639호, 제6,855,115호와, 미국 특허 출원 공개 제2005/0277839호 및 제2005/0149170호에 제공되어 있고, 이들 모두는 본 명세서에 참조로서 포함되어 있다. 본 명세서에 참조로서 포함되어 있는 미국 특허 제6,802,811호는 감지 및/또는 모니터링의 부가의 예를 제공한다. 몇몇 실시예에서, 촬영 디바이스(예를 들어, CCD 어레이)가 루멘 이동 디바이스에 작동적으로 접속될 수 있는데, 예를 들어 구조 요소에 접속될 수 있다.
광학 센서는 예를 들어 유체의 적어도 일부분의 광학 흡수, 광학 방출, 또는 형광 또는 인광을 측정하도록 구성될 수 있다. 이러한 광학 특성은 유체 또는 조직의 전체 또는 일부의 고유의 광학 특성일 수도 있고, 또는 관심 물질을 위한 태그 또는 마커와 같은 유체에 추가되거나 도입된 물질의 광학 특성일 수도 있다. 혈액 내의 물질의 광학 감지는 예를 들어, 본 명세서에 참조로서 포함되어 있는 크뤼거 커티스(KRUEGER, CURTIS)의 "혈액 시험의 새로운 견해(New light on blood testing)"; 2006년 10월 20일, pp 1-2; 세인트 피터스버그 타임즈(St. Petersburg Times); 2006년 12월 24일 인쇄됨; http://www.sptimes.com/2006/10/20 news_pf/Tampaby/New light on blood te . shtml에 설명되어 있다.
바이오센서는 생물학적 마커, 항체, 항원, 펩타이드, 폴리펩타이드, 단백질, 복합물, 핵산, 세포(및 몇몇 경우에, 예를 들어 유동 세포 측정에서 사용되는 방법에 의한 특정 유형의 세포), 세포 단편, 세포 성분, 혈소판, 소기관, 생식세포, 지질, 지단백질, 알코올, 산, 이온, 면역조절제, 스테롤, 탄수화물, 폴리삭카린, 글 리코단백질, 금속, 전해질, 대사물, 유기 화합물, 유기인산염, 약품, 치료제, 가스, 오염물, 또는 태그를 포함하지만 이들에 한정되는 것은 아닌 물질을 검출할 수 있다. 바이오센서는 항체 또는 수용기 또는 리간드와 같은 다른 결합 분자를 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용될 때, 센서는 단일 센서 또는 센서의 어레이를 포함할 수 있고, 특정 수 또는 유형의 센서에 한정되는 것은 아니다. 센서는 부분적으로 또는 전체적으로, 음파, 화학 저항성 또는 압전 센서, 또는 가능하게는 전자 노이즈와 같은 가스 센서를 포함할 수 있다. 센서는 화학 센서["단일벽 탄소 나노튜브 커패시터에 의한 화학 검출(Chemical Detection with a Single-Walled Carbon Nanotube Capacitor)", 스노우 이. 에스.(Snow, E. S.) 등, 사이언스, Vol. 307, pp. 1942-1945, 2005년], 가스 센서["스마트 단일 칩 가스 센서 마이크로시스템(Smart single-chip gas sensor microsystem)", 해글라이트너 씨(Hagleitner, C.) 등, 네이처(Nature), Vol. 414, pp. 293-296, 2001년], 전자 노이즈, 핵 자기 공명 촬영기["나노미터 스케일 디바이스에서의 핵 스핀의 제어된 다중 양자 결맞음(Controlled multiple quantum coherences of nuclear spins in nanometre-scale device)", 고 유사(Go Yusa), 2005년, Vol. 343, pp. 1001-1005, 네이처]인 센서 또는 어레이를 포함하여 매우 작을 수 있다. 상기 참조 문헌들은 본 명세서에 참조로서 포함되어 있다. 센서의 부가의 예는 생의학 공학 핸드북, 제2 판, 제I 권, 제이. 디. 브론지노 편집, 판권 2000년, CRC 프레스 엘엘씨, pp. V-1-59-9 및 미국 특허 제6,802,811호에 설명되어 있고, 이들 모두는 본 명세서에 참조로서 포함되어 있다.
센서는 유체, 조직, 또는 다른 물질의 전기 저항, 물질의 밀도 또는 음속, pH, 삼투압, 또는 적어도 하나의 파장에서의 유체의 굴절률을 포함하지만 이들에 한정되는 것은 아닌 다양한 파라미터를 측정하도록 구성될 수 있다. 특정 적용 및 사용 부위에 적합한 센서의 선택은 당 기술 분야의 숙련자의 능력 내에서 고려된다. 몇몇 실시예에서, 센서는 그와 통합된 몇몇 신호 처리 또는 전처리 능력을 포함할 수 있다.
센서에 의해 검출된 관심 조건은 처리 목표로의 근접도를 지시하거나 처리 목표 자체의 존재를 지시하는 해부학적 특징(예를 들어, 분기점)을 포함할 수 있다. 관심 조건은 가능하게는 다른 루멘 이동 디바이스를 포함하는 몇몇 종류의 이식 가능한 디바이스와 같은 인공 구조체를 포함할 수 있다. 대안적으로, 관심 조건은 전기장, 자기장, 온도, 유동 조건, 시간, 위치, 압력, pH, 화학 화합물 또는 화학종의 존재 또는 농도 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
센서는 광범위한 물리적 또는 화학적 특성을 감지할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 관심 조건의 검출은 관심 물질 또는 구조체의 존재(또는 부재)를 검출하는 것을 포함할 수 있다.
몇몇 용례에서, 신체 루멘 내의 유체 내의 관심 조건을 검출하는 것은 신체 루멘 내의 유체 내의 관심 물질의 존재를 검출하는 것을 포함할 수 있다. 유체 내의 관심 재료는 예를 들어 혈액 응고, 혈전, 색전, 플라크, 지질, 신장 결석, 먼지 입자, 꽃가루 입자, 응집물, 세포, 특정 유형의 세포, 세포 단편, 세포 성분, 혈소판, 소기관, 세포 또는 이들의 성분의 집합물 또는 응집물, 생식세포, 병원체, 또 는 기생충과 같은 대상물을 포함할 수 있다.
루멘 이동 디바이스는 다수의 상이한 방식으로 사용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 루멘 이동 디바이스는 루멘을 통해 이동하여 디바이스가 루멘을 통해 이동할 때 식별되는 선택된 위치에서 동작을 수행할 수 있다. 디바이스는 신체 루멘을 통해 이동하여 몇분으로부터 몇시간, 몇일, 몇주, 또는 몇년의 범위의 시간 기간 동안 "감시"를 수행할 수 있다. 루멘 이동 디바이스가 관심 위치(예를 들어 몇몇 종류의 의료 처리가 요구되는 위치)를 식별할 때, 이는 동작을 수행할 수 있는데, 이 동작은 예를 들어 의료 처리제의 전달, 모니터링 시스템으로의 의료 치료제의 필요성을 지시하는 신호의 전송, 또는 관심 위치에 대한 정보의 기록을 포함할 수 있다. 신체 루멘 내의 감시를 수행하는 루멘 이동 디바이스는 관심 위치를 지나 이동할 때 동작 "온 더 플라이(on the fly)"를 수행할 수 있고, 또는 동작을 수행하기 위해 관심 위치에서 또는 관심 위치 부근에서 이동을 중지하거나 정지할 수 있다.
논리 회로(하드웨어, 펌웨어, 및/또는 소프트웨어)와 조합하여 센서는 신체 루멘의 벽 내 또는 벽 상의, 신체 루멘을 형성하거나 둘러싸는 조직 내의, 또는 신체 루멘 내의 유체 내의 관심 조건을 검출하는데 사용될 수 있다. 신체 루멘 내의 관심 위치는 예를 들어 해부학적 관심 위치(예를 들어, 분기점), 기관, 종양, 상처 등에 인접한 위치, 질병이 있거나 손상된 영역(예를 들어, 샛길 또는 동맥류), 흉터 조직의 영역, 용종(polyp), 박테리아 플라크, 또는 혈관연축에 의해 형성된 폐색부 또는 협착부를 포함할 수 있다. 관심 위치는 화학 마커 또는 지문의 검출에 의해, 변경된 기계적, 광학적, 열적, 전기적 또는 음향 특성에 의해, 촬영에 의해, 그리고 당 기술 분야의 숙련자들에게 공지되어 있는 바와 같은 다른 검출 방법에 의해 검출될 수 잇다. 루멘 이동 디바이스는 관심 위치의 검출에 응답하여 활성부에 의해 하나 이상의 동작을 수행할 수도 있다. 조직 조건은 본 명세서에 참조로서 포함되어 있는 미국 특허 제6,170,488호 및 미국 특허 출원 공개 제2003/0220556호 및 제2004/0225325호에 설명되어 있는 바와 같이 압력 펄스의 사용에 의해 검출될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 루멘 이동 디바이스는 신체 루멘을 통해 이동할 때 연속적으로 또는 간헐적으로 동작을 수행할 수 있다. 동작의 수행은 신체 루멘 내의 관심 영역의 검출과 반드시 항상 관련될 필요가 있는 것은 아닐 수 있다.
몇몇 실시예에서, 루멘 이동 디바이스는 특정 위치에 도달할 때까지 신체 루멘을 통해 이동하고 이어서 그 위치에서 일시적으로 또는 실질적으로 영구적으로 존재하기 위해 이동을 정지할 수도 있다. 이 위치에서, 루멘 이동 디바이스는 루멘을 형성하는 국부 조직 상에 동작을 수행하거나 루멘 내의 유체 상에 동작을 수행할 수 있는데, 이는 몇몇 다른 방식으로 연속적으로 또는 간헐적으로 유동하거나 이동할 수 있고 또는 실질적으로 이동하지 않을 수도 있다. 루멘 이동 디바이스가 정지하여 존재하는 위치는 미리 선택될 수 있고, 이 경우 디바이스는 그 위치로 목표화될 수 있다. 대안적으로, 위치는 디바이스에 의해 감지될 수 있는 위치의 하나 이상의 특징에 기초하여 디바이스가 루멘을 통해 이동할 때 선택될 수 있다. 위치의 특징은 디바이스에 의해 처리될 상해, 병리학 또는 질병 조건의 지시기, 또 는 디바이스가 위치될 적합한 부위를 위치 지정하는 해부학적 특징(크기, 기관 또는 다른 구조체 등에의 근접도 등)을 포함하지만 이들에 한정되는 것은 아니다. 관심 위치의 특징은 본 명세서의 다른 부분에 설명되어 있는 바와 같이 다양한 유형의 센서에 의해 감지될 수 있는 바와 같은 다양한 유형의 화학적, 열적, 기계적, 광학적, 또는 다른 특성을 포함할 수 있다. 파라미터는 단일의 시간/공간 점에서 측정될 수 있거나 또는 다수의 차원(공간, 시간, 또는 다른 것-예를 들어, 주파수)에 걸쳐 측정되어 관심 특징을 포함할 수 있는 영역의 이미지를 생성할 수 있다. 신호 또는 이미지의 분석을 수행하기 위한 신호 처리는 신호 또는 이미지로부터 관심 특징/위치를 검출하는데 사용될 수 있다.
일 용례에서, 남성 생식기관 내에서 이동하는 루멘 이동 디바이스는 정액의 pH, 유동 또는 점도를 검출할 수 있고, 예를 들어 검출된 파라미터의 값에 기초하여 생식 능력을 향상시키거나 피임을 제공하기 위해 이를 변경하는 동작을 수행할 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 루멘 이동 디바이스는 다른 수단에 의해 상대적으로 접근 불가능한 위치에 처리제를 전달하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 루멘 이동 디바이스는 약품, 치료제, 화학 요법제, 화학적, 기계적, 광학적, 전기적 또는 자기적 자극 등의 전달을 위해 뇌 영역에 접근하기 위해 뇌 내의 혈관계를 통해 이동할 수 있다.
도 36은 루멘 이동 디바이스로 구현되는 방법의 단계를 도시하고 있다. 이 방법은 단계 2002에서 신체 루멘을 통해 루멘 이동 디바이스를 추진하는 단계와, 단계 2004에서 신체 루멘을 통해 그리고 루멘 이동 디바이스의 유체 접촉부를 지나 유체의 유동을 적어도 간헐적으로 허용하는 단계와, 단계 2006에서 루멘 이동 디바이스 상의 센서에 의해 관심 조건을 검출하는 단계와, 단계 2008에서 관심 조건의 검출에 적어도 부분적으로 응답하여 루멘 이동 디바이스 상에 적어도 부분적으로 위치된 응답 개시 회로에 의해 응답 개시 신호를 발생시키는 단계와, 단계 2010에서 응답 개시 신호에 응답하여 루멘 이동 디바이스의 활성부에 의해 동작을 수행하는 단계를 포함한다.
도 37은 도 36의 방법의 부가의 변형예를 도시하고 있다. 이 방법은 단계 2052에서 신체 루멘을 통해 루멘 이동 디바이스를 추진하는 단계와, 단계 2054에서 신체 루멘을 통해 그리고 루멘 이동 디바이스의 유체 접촉부를 지나 유체의 유동을 적어도 간헐적으로 허용하는 단계와, 단계 2056에서 루멘 이동 디바이스 상의 센서에 의해 관심 조건을 검출하는 단계와, 단계 2058에서 관심 조건의 검출에 적어도 부분적으로 응답하여 루멘 이동 디바이스 상에 적어도 부분적으로 위치된 응답 개시 회로에 의해 응답 개시 신호를 발생시키는 단계와, 단계 2060에서 응답 개시 신호에 응답하여 루멘 이동 디바이스의 활성부에 의해 동작을 수행하는 단계를 포함한다. 게다가, 신체 루멘을 통한 루멘 이동 디바이스의 추진은 단계 2064에 나타낸 바와 같이 폐쇄된 신체 루멘을 압박 개방하기 위해 충분한 힘으로 루멘 이동 디바이스를 추진하는 단계를 포함할 수 있다. 관심 조건을 검출하는 단계는 단계 2066에 나타낸 바와 같이 유체 유동을 검출하는 단계, 단계 2068에 나타낸 바와 같이 유체 점도를 검출하는 단계, 또는 단계 2070에 나타낸 바와 같이 유체 전단을 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
도 38은 도 36의 방법의 부가의 변형예를 도시하고 있다. 재차, 이 방법은 단계 2102에서 신체 루멘을 통해 루멘 이동 디바이스를 추진하는 단계와, 단계 2104에서 신체 루멘을 통해 그리고 루멘 이동 디바이스의 유체 접촉부를 지나 유체의 유동을 적어도 간헐적으로 허용하는 단계와, 단계 2106에서 루멘 이동 디바이스 상의 센서에 의해 관심 조건을 검출하는 단계와, 단계 2108에서 관심 조건의 검출에 적어도 부분적으로 응답하여 루멘 이동 디바이스 상에 적어도 부분적으로 위치된 응답 개시 회로에 의해 응답 개시 신호를 발생시키는 단계와, 단계 2110에서 응답 개시 신호에 응답하여 루멘 이동 디바이스의 활성부에 의해 동작을 수행하는 단계를 포함한다. 게다가, 이 방법은 단계 2114에 나타낸 바와 같이 신체 루멘을 통해 루멘 이동 디바이스를 추진하면서 응답 개시 신호에 응답하여 루멘 이동 디바이스의 활성부에 의한 동작을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 대안적으로, 이 방법은 단계 2116에 나타낸 바와 같이 관심 조건의 부근에서 루멘 이동 디바이스의 이동을 정지시킨 후에 응답 개시 신호에 응답하여 루멘 이동 디바이스의 활성부에 의해 동작을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
도 39a 및 도 39b는 도 36의 방법의 부가의 변형예를 도시하고 있다. 방법의 기본 단계는 단계 2152에서 신체 루멘을 통해 루멘 이동 디바이스를 추진하는 단계와, 단계 2154에서 신체 루멘을 통해 그리고 루멘 이동 디바이스의 유체 접촉부를 지나 유체의 유동을 적어도 간헐적으로 허용하는 단계와, 단계 2156에서 루멘 이동 디바이스 상의 센서에 의해 관심 조건을 검출하는 단계와, 단계 2158에서 관 심 조건의 검출에 적어도 부분적으로 응답하여 루멘 이동 디바이스 상에 적어도 부분적으로 위치된 응답 개시 회로에 의해 응답 개시 신호를 발생시키는 단계와, 단계 2160에서 응답 개시 신호에 응답하여 루멘 이동 디바이스의 활성부에 의해 동작을 수행하는 단계를 포함한다. 루멘 이동 디바이스 상의 센서에 의해 관심 조건을 검출하는 단계는 도 39a에 도시되어 있는 바와 같이, 화학 화합물 또는 화학종의 농도를 검출하는 단계(단계 2164), 광학 파라미터를 검출하는 단계(단계 2166), 음향 파라미터를 검출하는 단계(단계 2168), 바이오센서로 생체분자를 검출하는 단계(단계 2170), 전기 파라미터를 검출하는 단계(단계 2172), 자기 파라미터를 검출하는 단계(단계 2174), 신체 루멘 내의 압력을 검출하는 단계(단계 2176), 또는 신체 루멘 내의 온도를 검출하는 단계(단계 2178), 또는 도 39b에 도시되어 있는 바와 같이, 신체 루멘 내의 pH를 검출하는 단계(단계 2180), 해부학적 특징을 검출하는 단계(단계 2182), 위치를 검출하는 단계(단계 2184), 인공 구조체를 검출하는 단계(단계 2186), 또는 시간을 검출하는 단계(단계 2188)를 포함할 수 있다. 인공 구조체가 검출되면, 단계 2186에서와 같이, 방법은 인공 구조체에 물질 또는 구조체를 전달하는 단계(단계 2190), 인공 구조체로부터 물질 또는 구조체를 수용하는 단계(단계 2192), 또는 인공 구조체를 수집하는 단계(단계 2194)를 포함할 수 있다. 이는 예를 들어 루멘 이동 디바이스에 의해 압박되거나 당겨질 수 있도록 인공 구조체에 연결하는 단계를 포함할 수 있고, 또는 루멘 이동 디바이스 내에 포함되거나 그 내에서 운반되도록 인공 구조체를 취출하는 단계를 포함할 수도 있다.
도 40a 내지 도 40e는 도 36에 일반적으로 설명되어 있는 바와 같은 방법의 부가의 변형예를 도시하고 있다. 재차, 이 방법은 단계 2252에서 신체 루멘을 통해 루멘 이동 디바이스를 추진하는 단계와, 단계 2254에서 신체 루멘을 통해 그리고 루멘 이동 디바이스의 유체 접촉부를 지나 유체의 유동을 적어도 간헐적으로 허용하는 단계와, 단계 2256에서 루멘 이동 디바이스 상의 센서에 의해 관심 조건을 검출하는 단계와, 단계 2258에서 관심 조건의 검출에 적어도 부분적으로 응답하여 루멘 이동 디바이스 상에 적어도 부분적으로 위치된 응답 개시 회로에 의해 응답 개시 신호를 발생시키는 단계와, 단계 2260에서 응답 개시 신호에 응답하여 루멘 이동 디바이스의 활성부에 의해 동작을 수행하는 단계를 포함한다. 도 40a에 도시되어 있는 바와 같이, 활성부에 의해 동작을 수행하는 단계(단계 2260)는 원격 위치에 신호를 전송하는 단계(단계 2264), 예를 들어 접착제, 충전제, 하이드로겔, 항생제, 약학 화합물, 영양소, 호르몬, 성장 인자, 약물, 치료용 화합물, 효소, 단백질, 유전 물질, 세포, 세포의 단편, 백신, 비타민, 신경 전달 물질, 신경 친화제, 신경 활성 물질, 시토카인, 세포 신호화 물질, 사전 사멸제(pro-apoptotic agent), 사멸 방지제(anti-apoptotic agent), 면역 매개체, 항염증제, 염, 이온, 산화 방지제, 조영제, 라벨링제, 진단 화합물, 나노물질, 억제제, 또는 차단제(단계 2268에 지시되어 있는 바와 같음) 중 적어도 하나일 수 있는 물질을 해제하는 단계(단계 2266)를 포함할 수 있다. 대안적으로, 도 40b에 도시되어 있는 바와 같이, 활성부에 의해 동작을 수행하는 단계는 신체 루멘으로부터 물질을 수집하는 단계(단계 2270에 나타낸 바와 같이)를 포함할 수 있고, 이는 신체 루멘 내의 유체로부터 샘플을 수집하는 단계(단계 2272에 나타낸 바와 같이), 또는 신체 루멘의 벽 영역으로부터 샘플을 수집하는 단계(단계 2274에 나타낸 바와 같이)를 포함할 수 있다. 대안적으로, 이 방법은 예를 들어 신체 루멘 벽을 관통하는 니들의 사용 및/또는 투과 향상제를 이용함으로써 신체 루멘의 벽 영역 너머로부터 샘플을 수집하는 단계를 포함할 수 있다.
방법의 몇몇 버전에서, 도 40b에 도시되어 있는 바와 같이, 활성부에 의해 동작을 수행하는 단계는 각각 단계 2276 및 2282에 나타낸 바와 같이 가열 또는 냉각을 발생시키는 단계를 포함할 수 있다. 가열은 다양한 위치에서 다양한 용도로 사용될 수 있다. 일 예에서, 방법은 시각교차 앞구역(preoptic area)의 부근의 위치에 신체 루멘을 통해 루멘 이동 디바이스를 추진하는 단계를 포함할 수 있고, 활성부에 의해 동작을 수행하는 단계는 단계 2278에 나타낸 바와 같이 시각교차 앞구역의 부근에서 가열을 발생시키는 단계를 포함할 수도 있다. 다른 예에서, 가열은 단계 2280에 나타낸 바와 같이 생식체를 파괴하기 위해 남성 생식계에 사용될 수 있다. 다른 예(도시 생략)에서, 가열은 조직의 절제를 위해 사용될 수도 있다. 게다가, 또는 대안적으로, 활성부에 의해 동작을 수행하는 단계는 예를 들어 다양한 위치 설정 또는 루멘 벽 결합 구조체를 사용함으로써, 단계 2284에 나타낸 바와 같이 신체 루멘 내의 위치로 루멘 이동 디바이스를 고정하는 단계를 포함할 수도 있다.
도 40c에 도시되어 있는 바와 같이, 몇몇 실시예에서, 활성부에 의해 동작을 수행하는 단계는 단계 2286에 나타낸 바와 같이 전자기 방사선을 방출하는 단계를 포함할 수 있다. 동작은 단계 2288, 2290, 2292, 2294 및 2296에 지시되어 있는 바와 같이, 각각 자외선, 적외선, 광학, 마이크로파 또는 밀리미터파 전자기 방사선을 방출하는 단계를 포함할 수 있다. 대안적으로, 도 40d의 단계 2298에 도시되어 있는 바와 같이, 활성부에 의해 동작을 수행하는 단계는 단계 2300에 지시되어 있는 바와 같이 초음파 음향 에너지를 포함하지만 이에 한정되는 것은 아닌 음향 에너지를 방출하는 단계를 포함할 수 있다. 도 40d에 도시되어 있는 바와 같이, 활성부에 의해 동작을 수행하는 단계는 활성부의 팽창에 의해 또는 가스 또는 유체의 해제에 의해 신체 루멘에 압력을 인가하는 단계를 포함할 수 있다(단계 2302). 다른 실시예에서, 활성부에 의해 동작을 수행하는 단계는, 예를 들어 신체 루멘의 적어도 일부를 통한 유체의 유동을 차단하고(단계 2306), 신체 루멘의 적어도 일부를 통한 유체의 유동 방향을 변형시키고(단계 2308), 또는 난류의 양을 변형시킴으로써(단계 2310), 단계 2304에 나타낸 바와 같이 신체 루멘의 적어도 일부를 통한 유체의 유동을 조절하는 단계를 포함할 수도 있다. 유체의 유동의 방향을 변형시키는 단계는 예를 들어 본 명세서에 개시되어 있는 바와 같은 다양한 유동 지향 구조체의 사용에 의해 분기 루멘의 특정 영역을 향해 및/또는 분기 루멘의 특정 분기 내로 유동을 지향시키는 단계를 포함할 수도 있다. 유체의 유동 방향을 변형시키는 단계는 또한 유동의 방향을 반전시키는 단계를 포함할 수도 있고, 이는 본 명세서에 설명되어 있는 바와 같이 예를 들어 루멘 내의 압력을 변형시킴으로써 성취될 수도 있다.
도 40e에 도시되어 있는 바와 같이, 몇몇 실시예에서, 단계 2260에서 활성부로 동작을 수행하는 단계는 단계 2312에 나타낸 바와 같이 신체 루멘 내의 유체의 적어도 일부로부터 특정 성분을 적어도 부분적으로 제거하는 단계, 또는 단계 2314에 나타낸 바와 같이 적어도 하나의 촉매를 활성화하는 단계를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 활성부에 의해 동작을 수행하는 단계는 단계 2316에 나타낸 바와 같이 전기장을 발생시키는 단계, 단계 2318에 나타낸 바와 같이 자기장을 발생시키는 단계, 또는 단계 2320 및 2322에 지시되어 있는 바와 같이 신체 루멘의 적어도 일부를 스크레이핑하거나 절단하는 단계를 포함할 수 있다. 활성부에 의해 동작을 수행하는 단계는 단계 2324에 나타낸 바와 같이 루멘 이동 디바이스로부터 인공 구조체를 해제하는 단계를 포함할 수 있고, 몇몇 실시예에서는 단계 2326에 나타낸 바와 같이 신체 루멘의 벽에 인공 구조체를 부착시키는 단계를 포함할 수도 있다. 도 40f에 도시되어 있는 바와 같이, 단계 2260에서 활성부에 의해 동작을 수행하는 단계는 단계 2328에 나타낸 바와 같이 인공 디바이스의 수용부에 물질 또는 구조체를 전달하는 단계, 단계 2330에 나타낸 바와 같이 인공 디바이스의 전달부로부터 물질 또는 구조체를 수용하는 단계를 포함할 수 있다. 마지막으로, 방법은 단계 2332에 나타낸 바와 같이 루멘 이동 디바이스에 전력을 전송하는 단계, 단계 2334에 나타낸 바와 같이 루멘 이동 디바이스에 신호를 전송하는 단계, 단계 2336에 나타낸 바와 같이 루멘 이동 디바이스로 원격 소스로부터 신호를 수신하는 단계, 또는 단계 2338에 나타낸 바와 같이 루멘 이동 디바이스로 원격 소스로부터 전력을 수신하는 단계 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 명세서에 설명되어 있는 바와 같은 루멘 이동 디바이스는 디바이스의 다양한 작동 양태를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 본 명세서에 설명 되어 있는 바와 같은 루멘 이동 디바이스 및 시스템은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있는 제어 회로의 제어 하에서 작동될 수도 있다.
도 41은 루멘 이동 시스템의 다양한 회로 구성 요소를 더 상세히 도시하고 있는 블록도이다. 본 명세서의 다른 부분에 설명되어 있는 바와 같이, 회로 구성 요소는 루멘 이동 디바이스의 구조 요소 상에 완전히 위치될 수 있거나, 루멘 이동 디바이스와 원격부 사이에 분포될 수도 있다. 루멘 이동 시스템은 관심 조건을 측정하거나 검출하기 위한 하나 이상의 센서(2400)를 포함할 수도 있다. 감지 회로(2402)는 센서(2400)와 관련될 수도 있다. 루멘 이동 시스템은 응답 개시 회로(2404)를 포함하는 다양한 제어 회로(2404)를 포함할 수 있다. 응답 개시 회로(2406)는 활성부(2408)에 응답 개시 신호를 제공할 수 있다. 제어 회로(2404)는 또한 예를 들어 활성부(2408)의 활성화 패턴을 결정하기 위한 패턴 데이터(2414) 또는 패턴 변수(2416)를 저장하는데 사용될 수 있는 데이터 저장부(2412)를 포함할 수 있다. 데이터 저장부(2412)는 또한 예를 들어 현재의 디바이스 위치 또는 하나 이상의 목표 위치 또는 랜드마크의 위치, 또는 환자의 일부 또는 전체 관련 신체 루멘(들)의 맵을 포함하는 위치 정보를 저장할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제어 회로(2404)는 추진 메커니즘(2420), 선택적으로는 조향 메커니즘(2422)을 제어하기 위한 움직임 제어 회로(2418)를 포함할 수 있다. 제어 회로는 루멘 이동 디바이스와 하나 이상의 원격부 또는 외부 디바이스(예를 들어, 감시 또는 기록 설비) 사이의 데이터 및/또는 전력 신호의 전송 및 수신을 제공하는 송수신기 회로(2424)를 포함할 수 있다. 사용자 입력부(2426)는 회로(2404)를 제어하기 위한 사용자 명령, 파라미터 등의 입력을 제공할 수 있다. 마지막으로, 하나 이상의 전력 소스(2428)가 루멘 이동 시스템의 전기 구성 요소에 전력을 제공할 수 있다. 루멘 이동 디바이스의 몇몇 구성 요소는 소프트웨어 제어하에서 전체적으로 또는 부분적으로 작동할 수 있고, 제어 회로(2404)는 하드웨어, 소프트웨어, 하드웨어, 또는 이들의 다양한 조합을 포함할 수 있다. 루멘 이동 디바이스는 주로 하드웨어 기반인, 예를 들어 센서(2400), 활성부(2408), 추진 메커니즘(2420), 조향 메커니즘(2422) 및 선택적으로는 사용자 입력 디바이스(2426)와 같은 구성 요소를 포함할 수 잇다. 하드웨어 기반 디바이스는 전기적, 기계적, 화학적, 광학적, 전기기계적, 전기화학적, 전자광학적인 구성 요소를 포함할 수 있고, 본 명세서에 제시되어 있는 특정예에 한정되는 것은 아니다. 다른 부분에 설명되어 있는 바와 같이, 몇몇 실시예에서 예를 들어 응답 개시 회로를 포함하는 제어 회로의 부분은 구조 요소 내에 또는 구조 요소 상에 위치될 수 있고, 다른 실시예에서는 응답 개시 회로는 구조 요소로부터 이격된 위치에 있을 수도 있다.
다수의 실시예에서, 도 41에 도시되어 있는 바와 같은 제어 회로는 예를 들어 소프트웨어 또는 디지털 논리 회로와 같은 논리의 형태로 구현될 수 있다. 도 42는 본 명세서에 설명되어 있는 바와 같은 루멘 이동 디바이스의 제어에 사용될 수 있는 논리 모듈(소프트웨어 또는 하드웨어일 수 있음)을 도시하고 있다. 도 42에 도시되어 있는 바와 같이, 루멘 이동 디바이스를 제어하기 위한 논리(2500)는 예를 들어 루멘 이동 디바이스 상의 센서(2504)로부터 입력을 처리하여 생물체의 신체 루멘 내의 관심 조건의 검출을 지시하는 감지 신호를 발생시킬 수 있는 감지 모듈(2502)과, 감지 모듈(2502)로부터 감지 신호를 수신하여 이들 감지 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 루멘 이동 디바이스의 활성부(2508)에 의해 신체 루멘 내에서 동작이 수행될 수 있게 하기 위해 구성된 응답 개시 신호를 발생시킬 수 있는 응답 개시 모듈(2506)과, 신체 루멘을 통한 루멘 이동 디바이스의 이동의 속도 또는 방향을 제어하기 위해 루멘 이동 디바이스 상의 추진 메커니즘(2512) 또는 조향 메커니즘(2514) 중 적어도 하나를 제어할 수 있는 움직임 제어 모듈(2510)을 포함할 수 있다. 논리는 디지털 회로, 아날로그 회로, 소프트웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 움직임 제어 모듈(2510)은 감지 모듈(2502)로부터 감지 신호를 수신하고 감지 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 루멘 이동 디바이스 상의 추진 메커니즘(2512) 또는 조향 메커니즘(2514) 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. 일 대안적인 실시예에서, 도 43에 도시되어 있는 바와 같이, 움직임 제어 모듈(2510)은 원격부(2520)로부터의 움직임 제어 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 루멘 이동 디바이스 상의 추진 메커니즘(2512) 또는 조향 메커니즘(2514) 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. 다르게는, 논리(2550)는 도 42에 도시되어 있는 것과 유사하고, 루멘 이동 디바이스 상의 센서(2504)로부터 입력을 처리하여 생물체의 신체 루멘 내의 관심 조건의 검출을 지시하는 감지 신호를 발생시킬 수 있는 감지 모듈(2502)과, 감지 모듈(2502)로부터 감지 신호를 수신하여 이들 감지 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 루멘 이동 디바이스의 활성부(2508)에 의해 신체 루멘 내에서 동작이 수행될 수 있게 하기 위해 구성된 응답 개시 신호를 발생시킬 수 있 는 응답 개시 모듈(2506)과, 신체 루멘을 통한 루멘 이동 디바이스의 이동의 속도 또는 방향을 제어하기 위해 루멘 이동 디바이스 상의 추진 메커니즘(2512) 또는 조향 메커니즘(2514) 중 적어도 하나를 제어할 수 있는 움직임 제어 모듈(2510)을 포함할 수 있다. 다른 관련된 실시예에서, 움직임 제어 모듈(2510)은 예를 들어 도 41에서의 데이터 저장 위치(2412)와 같은 데이터 저장 위치(2412)에 저장된 움직임 패턴과 같은 미리 프로그램된 움직임 패턴에 적어도 부분적으로 기초하여 루멘 이동 디바이스 상의 추진 메커니즘(2512) 또는 조향 메커니즘(2514) 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 감지 모듈(2502)은 관심 조건의 존재 또는 부재를 지시하는 감지 신호를 발생시킬 수 있고, 응답 개시 모듈(2506)은 루멘 이동 디바이스의 활성부(2508)에 의해 신체 루멘 내의 동작의 성능을 개시하기 위해 구성된 응답 개시 신호를 발생시킬 수 있다. 응답 개시 모듈(2506)은 루멘 이동 디바이스 상의 메모리 위치[마찬가지로, 도 41의 데이터 저장 위치(2412)와 같은]에 저장될 수 있는 미리 프로그램된 패턴을 사용하는 제어 논리를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 감지 모듈(2502)은 관심 조건의 존재 또는 부재를 지시하는 감지 신호를 발생시킬 수 있고, 응답 개시 모듈(2506)은 미리 프로그램된 패턴으로 루멘 이동 디바이스의 활성부에 의해 신체 루멘 내의 동작의 성능을 제어하기 위해 구성된 응답 개시 신호를 발생시킬 수가 있다. 몇몇 실시예에서, 감지 모듈은 관심 조건의 파라미터 값을 지시하는 감지 신호를 발생시킬 수 있고, 여기서 응답 개시 모듈은 관심 조건의 파라미터 값의 함수로서 루멘 이동 디바이스의 활성부(2508)에 의해 신체 루멘 내의 동작의 성능을 개시하기 위해 구성된 응답 개시 신호를 발생시킬 수 있다. 게다가, 응답 개시 모듈(2506)은 몇몇 실시예에서, 관심 조건의 파라미터 값의 함수로서 시간 기간 동안 루멘 이동 디바이스의 활성부(2508)에 의한 동작을 제어하기 위해 구성된 응답 개시 신호를 발생시킬 수 있다. 몇몇 실시예에서, 감지 모듈(2502)은 관심 조건의 시간 가변 파라미터 값을 지시하는 시간 가변 감지 신호를 발생시킬 수 있고, 응답 개시 모듈(2506)은 시간 가변 감지 신호의 함수로서 루멘 이동 디바이스의 활성부(2508)를 제어하기 위해 구성된 응답 개시 신호를 발생시킬 수 있다.
도 44는 루멘 이동 디바이스 사용 방법을 도시하고 있고, 이 방법은 단계 2602에서 신체 루멘을 통해 자체 추진형 루멘 이동 디바이스를 이동시키는 단계와, 단계 2604에서 신체 루멘을 통해 그리고 루멘 이동 디바이스의 유체 접촉부를 지나 유체의 유동을 간헐적으로 허용하는 단계와, 단계 2606에서 루멘 이동 디바이스 상의 센서에 의해 신체 루멘 내의 관심 조건의 검출에 적어도 부분적으로 기초하여 처리 목표를 검출하는 단계와, 단계 2608에서 루멘 이동 디바이스 상에 적어도 부분적으로 위치된 응답 개시 회로에 의한 관심 조건의 검출에 적어도 부분적으로 응답하여 응답 개시 신호를 발생시키는 단계와, 단계 2610에서 응답 개시 신호에 응답하여 루멘 이동 디바이스의 활성부에 의해 처리 목표에 처리제를 전달하는 단계를 포함한다.
도 45는 도 44의 방법의 확장 버전을 도시하고 있고, 이 확장 버전은 단계 2652에서 신체 루멘을 통해 자체 추진형 루멘 이동 디바이스를 이동시키는 단계와, 단계 2654에서 신체 루멘을 통해 그리고 루멘 이동 디바이스의 유체 접촉부를 지나 유체의 유동을 간헐적으로 허용하는 단계와, 단계 2656에서 루멘 이동 디바이스 상의 센서에 의해 신체 루멘 내의 관심 조건의 검출에 적어도 부분적으로 기초하여 처리 목표를 검출하는 단계와, 단계 2658에서 루멘 이동 디바이스 상에 적어도 부분적으로 위치된 응답 개시 회로에 의한 관심 조건의 검출에 적어도 부분적으로 응답하여 응답 개시 신호를 발생시키는 단계와, 단계 2660에서 응답 개시 신호에 응답하여 루멘 이동 디바이스의 활성부에 의해 처리 목표에 처리제를 전달하는 단계를 포함하고, 처리 목표의 검출시에 신체 루멘을 통한 루멘 이동 디바이스의 이동을 정지하고 루멘 이동 디바이스가 실질적으로 신체 루멘 내에서 이동 불가능한 동안 루멘 이동 디바이스의 활성부에 의해 처리 목표에 처리제를 전달하는 부가의 단계 2664를 또한 포함한다. 부가의 방법 단계 2666은 루멘 이동 디바이스의 활성부에 의한 처리 목표로의 처리제의 전달 후에 신체 루멘을 통한 루멘 이동 디바이스의 이동을 재개하는 단계를 포함할 수 있다.
도 46은 도 44의 방법의 부가의 변형예를 도시하고 있고, 이 변형예는 단계 2702에서 신체 루멘을 통해 자체 추진형 루멘 이동 디바이스를 이동시키는 단계와, 단계 2704에서 신체 루멘을 통해 그리고 루멘 이동 디바이스의 유체 접촉부를 지나 유체의 유동을 간헐적으로 허용하는 단계와, 단계 2706에서 루멘 이동 디바이스 상의 센서에 의해 신체 루멘 내의 관심 조건의 검출에 적어도 부분적으로 기초하여 처리 목표를 검출하는 단계와, 단계 2708에서 루멘 이동 디바이스 상에 적어도 부분적으로 위치된 응답 개시 회로에 의한 관심 조건의 검출에 적어도 부분적으로 응답하여 응답 개시 신호를 발생시키는 단계와, 단계 2710에서 응답 개시 신호에 응답하여 루멘 이동 디바이스의 활성부에 의해 처리 목표에 처리제를 전달하는 단계를 포함하고, 처리 목표에 처리제를 전달하는 단계는 단계 2712에 나타낸 바와 같이 루멘 이동 디바이스가 처리 목표를 지나 이동할 때 처리 목표로 처리제를 전달하는 단계를 포함할 수 있다.
도 44, 도 45 및 도 46에 도시되어 있는 바와 같은 몇몇 실시예에서, 루멘 이동 디바이스의 사용 방법은 루멘 이동 디바이스의 활성부로 처리 목표에 처리제를 전달하는 단계를 포함할 수 있고, 처리제는 처리 목표의 적어도 하나의 감지된 파라미터에 적어도 부분적으로 기초하여 결정될 수 있다. 다른 실시예에서, 처리제는 루멘 이동 디바이스 내에 저장된 처리 패턴에 의해 적어도 부분적으로 결정될 수 있다.
몇몇 경우에, 처리 목표는 신체 루멘의 벽의 적어도 일부분을 포함할 수 있고, 또는 몇몇 경우에, 처리 목표는 신체 루멘의 벽을 넘어 위치할 수 있어, 응답 개시 신호에 응답하여 루멘 이동 디바이스의 활성부에 의해 처리 목표에 처리제를 전달하는 것은 신체 루멘의 벽을 통해 처리 목표에 처리제를 전달하는 것을 포함할 수도 있다. 몇몇 경우에, 처리 목표는 신체 루멘의 내용물의 적어도 일부를 포함할 수 있다.
루멘 이동 디바이스의 부가의 사용 방법은, 도 47에 개략적으로 도시되어 있는 바와 같이, 또한 단계 2752에서 루멘 이동 디바이스를 운반하는 카테터를 신체 루멘 내로 삽입하여 카테터로부터 루멘 이동 디바이스를 해제함으로써 신체 루멘 내에 루멘 이동 디바이스를 설치하는 단계와, 이어서 단계 2754에서 신체 루멘을 통해 자체 추진형 루멘 이동 디바이스를 이동시키는 단계와, 단계 2756에서 신체 루멘을 통해 그리고 루멘 이동 디바이스의 유체 접촉부를 지나 적어도 간헐적으로 유체의 유동을 허용하는 단계와, 단계 2758에서 루멘 이동 디바이스 상의 센서에 의해 신체 루멘 내의 관심 조건의 검출에 적어도 부분적으로 기초하여 처리 목표를 검출하는 단계와, 단계 2760에서 루멘 이동 디바이스 상에 적어도 부분적으로 위치된 응답 개시 회로에 의해 관심 조건의 검출에 적어도 부분적으로 응답하여 응답 개시 신호를 발생시키는 단계와, 단계 2762에서 응답 개시 신호에 응답하여 루멘 이동 디바이스의 활성부에 의해 처리 목표에 처리제를 전달하는 단계를 포함한다. 루멘 이동 디바이스의 사용 방법은 예를 들어 도 47의 단계 2764에 도시되어 있는 바와 같이, 신체 루멘 내로 카테터를 삽입하고 루멘 이동 디바이스를 운반하는 신체 루멘으로부터 카테터를 회수함으로써 신체 루멘으로부터 루멘 이동 디바이스를 회수하는 단계를 선택적으로 포함할 수 있다.
루멘 이동 디바이스의 사용 방법의 몇몇 실시예에서, 도 48a 내지 도 48c에 도시되어 있는 바와 같이, 1차 루멘 이동 디바이스(2802) 및 2차 루멘 이동 디바이스(2810)가 사용될 수 있다. 방법의 몇몇 실시예에서, 예를 들어 도 44에 개략적으로 도시되어 있는 바와 같이, 자체 추진형 루멘 이동 디바이스는 2차 루멘 이동 디바이스(2810)일 수 있고, 방법은 1차 루멘 이동 디바이스(2802)로부터 2차 루멘 이동 디바이스(2810)를 해제함으로써 신체 루멘 내에 2차 루멘 이동 디바이스(2810)를 설치하는 단계를 포함할 수도 있다. 도 48a에서, 1차 루멘 이동 디바이스(2802)는 분기점(2804)에 인접하여 신체 루멘(2800) 내에 위치되고, 여기서 신체 루멘(2800)은 더 작은 분기 루멘(2806, 2808)으로 분기된다. 2차 루멘 이동 디바이스(1820)는 1차 루멘 이동 디바이스(2802)에 의해 운반되어 보유부(2812, 2814)에 의해 부착된다. 1차 루멘 이동 디바이스(2802)는 신체 루멘(2800)[본 예에서는, 루멘 벽 결합 구조체(2816, 2818, 2820, 2821)]을 통해 추진된다. 도 48b에 도시되어 있는 바와 같이, 1차 루멘 이동 디바이스(2802)가 분기점(2804)에 도달할 때, 이는 2차 루멘 이동 디바이스(2810)를 정지시켜 해제할 수 있다. 2차 루멘 이동 디바이스(2810)는 1차 루멘 이동 디바이스(2802)보다 작아, 예를 들어 분기 루멘(2806) 내로 1차 루멘 이동 디바이스가 끼워질 수 있는 것보다 작은 신체 루멘 내로 이동할 수 있게 한다. 2차 루멘 이동 디바이스(2810)는, 이를 분기 루멘(2806)을 아래로 1차 루멘 이동 디바이스(2802)로부터 이격하여 추진시키도록 작동하는 루멘 벽 결합 구조체(2822, 2824, 2826, 2828)를 포함할 수 있다. 도 48c에 도시되어 있는 바와 같이, 1차 루멘 이동 디바이스는 2차 루멘 이동 디바이스(2810)의 해제 후에 분기점(2804)을 남겨둘 수도 있다.
1차 루멘 이동 디바이스(2802) 및 2차 루멘 이동 디바이스(2810)는 도 48a 내지 도 48c에 도시되어 있는 바와 같이 디자인이 실질적으로 유사하지만 상이한 크기일 수 있다. 도 44에 개략적으로 도시되어 있는 바와 같은 방법의 몇몇 실시예에서, 자체 추진형 루멘 이동 디바이스(도 44의 방법에 도시되어 있는 바와 같은)는 도 48에 도시되어 있는 바와 같은 1차 루멘 이동 디바이스일 수 있고, 방법은 1차 루멘 이동 디바이스로부터 2차 루멘 이동 디바이스를 해제함으로써 신체 루멘 내의 2차 루멘 이동 디바이스를 설치하는 단계를 포함할 수도 있다. 도 48에 도시되어 있는 바와 같이, 2차 루멘 이동 디바이스는 1차 루멘 이동 디바이스보다 작을 수 있다.
도 49는 단계 2902에서 신체 루멘을 통해 자체 추진형 루멘 이동 디바이스를 이동시키는 단계와, 단계 2910에서 신체 루멘을 통해 그리고 루멘 이동 디바이스의 유체 접촉부를 지나 적어도 간헐적으로 유체 유동을 허용하는 단계와, 단계 2912에서 루멘 이동 디바이스 상의 센서에 의한 신체 루멘 내의 관심 조건의 검출에 적어도 부분적으로 기초하여 처리 목표를 검출하는 단계와, 단계 2914에서 루멘 이동 디바이스 상에 적어도 부분적으로 위치된 응답 개시 회로에 의한 관심 조건의 검출에 적어도 부분적으로 응답하여 응답 개시 신호를 발생시키는 단계와, 단계 2916에서 응답 개시 신호에 응답하여 루멘 이동 디바이스의 활성부에 의한 처리 목표로의 처리제를 전달하는 단계를 포함하는 방법을 도시하고 있다. 게다가, 도 49의 방법은 예를 들어 단계 2904에 지시되어 있는 바와 같이 적어도 부분적으로는 도 35에 도시되어 있는 유형의 원격부의 제어하에서 신체 루멘을 통해 루멘 이동 디바이스를 이동시키는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 움직임 제어 신호는 원격부에 의해 루멘 이동 디바이스에 전송될 수 있다. 움직임 제어 신호는 원격부로 발생될 수 있다. 움직임 제어 신호는 루멘 이동 디바이스 내의 신호 수신기에 의해 원격부로부터 수신될 수 있다. 이 방법은 또한 루멘 이동 디바이스로부터 원격 위치로 관심 신호의 검출을 지시하는 신호를 전송하는 단계, 또는 루멘 이동 디바이스에 의한 동작의 성능을 지시하는 신호를 원격 위치로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
대안적으로, 도 49에 도시되어 있는 바와 같이(단계 2906), 루멘 이동 디바이스의 사용 방법은 루멘 이동 디바이스 상에 조향 제어부를 갖는 신체 루멘을 통한 루멘 이동 디바이스의 이동을 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 추진은 조향 없이 제공될 수도 있다는 것을 유의해야 한다. 몇몇 실시예에서, 신체 루멘을 통한 루멘 이동 디바이스의 이동은 신체 루멘 내의 검출된 관심 조건에 적어도 부분적으로 기초하여 제어되고, 루멘 이동 디바이스 내에 포함된 논리 회로의 사용에 적어도 부분적으로 기초하여 제어되고, 및/또는 루멘 이동 디바이스 내에 저장된 이동 패턴에 적어도 부분적으로 기초하여 제어될 수 있다. 다른 대안에서, 루멘 이동 디바이스는 도 49에 도시되어 있는 바와 같이(단계 2908), 실질적으로 랜덤 또는 의사 랜덤 패턴으로 신체 루멘을 통해 이동될 수 있다.
본 명세서에 개시되어 있는 방법의 이 실시예 및 다른 실시예에서, 관심 조건의 검출은 색전증, 플라크, 혈전, 동맥류, 협착, 천자(puncture), 천공(perforation), 파열, 박리, 열리(tear), 또는 신체 루멘 내의 분기점을 포함하지만 이들에 한정되는 것은 아닌 다양한 조건을 검출하는 것을 포함하고, 분기점은 신체 루멘의 적어도 2개의 분기를 포함한다. 용어 "조건"은, 본 명세서에서 사용될 때 우연히 또는 의도적으로 루멘 내에 존재할 수 있는 해부학적 특징, 인공 또는 다른 이질 구조, 특징, 또는 조건, 질병 상태 또는 상해와, 이러한 조건 또는 특징의 존재를 지시하는 다양한 검출 가능한 또는 측정 가능한 특징 또는 파라미터가 일반적으로 발생한 것을 칭할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 이 방법은 신체 루멘 내의 분기점을 검출하는 것을 포함할 수 있고, 분기점은 신체 루멘의 적어도 2개의 분기를 포함하고, 이 방법은 또한 신체 루멘의 적어도 2개의 분기 중 선택된 하나 내로 루멘 이동 디바이스를 조향하는 것을 포함할 수도 있다.
루멘 이동 디바이스의 실시예의 다수의 부가의 예가 이제 제공되어 본 명세서에 설명되어 있는 바와 같은 루멘 이동 디바이스의 사용을 추가로 예시한다.
도 50a 및 도 50b는 신체 루멘(3002)을 통해 이동하는 루멘 이동 디바이스(3000)를 도시하고 있다. 루멘 이동 디바이스(3000)는 센서(3006), 응답 개시 회로(3010), 및 활성부(3012)를 포함한다. 루멘 이동 디바이스(3000)는 또한 움직임 제어 회로(3014)를 포함한다. 도 50a에 도시되어 있는 바와 같이, 센서(3000)는 관심 위치, 이 경우 신체 루멘(3002)의 벽(3004) 상의 물질(3008)을 검출한다. 물질(3008)은 예를 들어 동맥의 벽 상의 플라크일 수도 있다. 센서(3006)는 당 기술 분야의 숙련자들에게 공지되어 있는 바와 같이 광학 센서, 촬영 디바이스, 또는 다양한 다른 유형의 센서일 수 있다. 물질(3008)의 검출시에, 활성부(3012)는 도 50b에 도시되어 있는 바와 같이 활성화될 수 있다. 본 예에서, 활성부(3012)는 물질(3008)의 절제를 수행하는데, 예를 들어 활성부(3012)는 광을 생성하여 예를 들어 플라크의 레이저 절제를 수행하는 광학 디바이스일 수 있고, 또는 플라크의 초음파 절제를 수행하기 위한 음향 디바이스일 수도 있다.
도 51a 및 도 51b는 예를 들어 혈관연축(vasospasm)에 의해 수축되어 있는 루멘(3052)을 통해 이동하는 루멘 이동 디바이스(3050)를 도시하고 있다. 루멘(3052)은 혈관연축(3056)에서 수축되어 루멘을 통한 유체의 유동을 차단하고 있는 루멘 벽(3054)에 의해 규정된다. 루멘 이동 디바이스(3050)는 센서(3058)를 포 함하고, 이 센서는 예를 들어 신체 루멘을 통한 유체의 감소된 유동을 검출함으로써 혈관연축의 존재를 검출한다. 루멘 이동 디바이스(3050)는 또한 물질 해제 구조체(3060)를 포함하고, 이 물질 해제 구조체는 도 51b에 도시되어 있는 바와 같이 혈관연축(3056)의 검출에 응답하여 활성화되어 혈관연축 물질(3064)을 해제하여 혈관연축의 이완을 발생시킬 수 있다. 루멘 이동 디바이스(3050)는 또한 추진 메커니즘(3062), 뿐만 아니라 도 51a 및 도 51b에는 도시되어 있지 않지만 본 명세서에 다른 부분에서 설명되어 있는 바와 같은 다른 구성 요소를 포함할 수 있다.
도 52a 및 도 52b는 신체 루멘(3102)을 통해 이동하는 루멘 이동 디바이스(3100)의 부가의 예를 도시하고 있다. 신체 루멘(3102)은 루멘 이동 디바이스(3100) 상의 센서(3106)에 의해 검출될 수 있는 동맥류(3104)를 포함한다. 센서(3106)에 의해 발생된 감지 신호는 응답 개시 회로(3108)가 활성부(3110, 3112)의 활성화를 유도하여 신체 루멘(3102)의 벽(3114)에 결합하게 하여 동맥류(3104)를 밀봉하고 유체가 동맥류(3104) 내로 유동하기보다는 루멘 이동 디바이스(3100)의 중앙 루멘(3116)을 통해 유동할 수 있게 한다.
도 53a 및 도 53b는 신체 루멘(3152) 내에 위치된 루멘 이동 디바이스(3150)를 통해 유동하는 유체의 처리를 도시하고 있다. 루멘 이동 디바이스(3150)는 예를 들어 추진 메커니즘(3157)의 사용을 통해 관심 위치로 이동할 수 있고, 이어서 루멘 벽에 결합하여 관심 위치에 잔류하게 하고 그를 통해 이동하는 유체를 처리할 수 있다. 대안적으로, 루멘 이동 디바이스(3150)는 신체 루멘(3152)을 통해 이동할 때, 루멘 이동 디바이스 내에 존재하거나 루멘 이동 디바이스를 통해 유동하는 유체를 포함하는 유체를 처리할 수 있다. 신체 루멘(3152)은 벽부(3154)에 의해 규정된다. 도 53a에서, 신체 루멘(3152)을 통해 유동하는 유체의 성분(3164)은 루멘 이동 디바이스(3150)의 구조 요소(3156) 내의 센서(3158)에 의해 검출된다. 센서(3158)에 의한 성분(3164)의 검출시에, 감지 신호(3159)는 응답 개시 신호(3161)를 발생시키는 응답 개시 회로(3160)에 송신된다. 응답 개시 신호(3161)는 활성부(3162)에 송신된다. 도 53b에 도시되어 있는 바와 같이, 응답 개시 신호(3161)의 수신시에, 활성부(3162)는 본 예에서는 성분(3164)을 파괴하기 위한(도면 부호 3164'에 의해 이후의 파괴가 지시되어 있음) 에너지(예를 들어, 음향 에너지)의 펄스인 응답 또는 작용을 생성한다. 예를 들어, 음향 에너지의 펄스는 요로 내의 신장 결석을 변형시키거나 다른 체액 내의 다른 대상물을 변형시키는데 사용될 수도 있다.
신체 루멘 또는 루멘 내용물 내의 또는 그 부근의 관심 물질, 위치 또는 다른 조건(들)의 존재의 검출과 관련하여, 루멘 이동 디바이스의 활성부는 관심 물질을 제거하고, 변형시키거나 파괴하거나, 관심 위치를 처리할 수 있다. 관심 물질의 변형 또는 파괴는 적합한 물질(예를 들어, 면역 시스템에 의한 인식을 위한 기생충을 코팅하기 위해 보완적인 혈액 응고를 파괴하기 위한 항응고제)의 해제에 의해, 또는 TNFα와 같은 염증성 매개체에 결합하여 이를 비활성화시키기 위한 항염증성, 생체모방제 또는 생물학적 제제의 해제에 의해, 적합한 에너지(예를 들어, 신장 결석을 변형시키기 위한 음향 에너지, 광반응, 분자 내의 결합의 파괴, 열 발생, 증발, 절제 등을 발생시키기 위한 광과 같은 전자기 에너지)의 전달에 의해, 또는 순환 종양 세포 또는 플라크의 절제 또는 정관을 통과할 때 정자의 온도 유도 변형에서와 같이 조직 변형을 위한 열 또는 냉기 또는 다른 화학-물리적 변화(예를 들어, 주위 압력, pH, 삼투압, 독성 물질 도입/발생)의 전달에 의해 성취될 수 있다.
루멘 이동 디바이스 또는 시스템의 몇몇 실시예에서, 루멘 이동 디바이스는 디바이스의 작동을 위해 필요한 모든 기능을 포함하는 독립식 디바이스일 수 있다. 다른 실시예에서, 도 28, 도 35 또는 도 43에 도시되어 있는 바와 같이, 루멘 이동 시스템은 신체 루멘 내에 배치될 수 있는 루멘 이동 디바이스, 및 루멘 이동 시스템의 기능의 부분을 포함하는 원격부를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 루멘 이동 디바이스의 작동에 필수적인 모든 기능부가 루멘 이동 디바이스 상에 위치될 수 있지만, 특정 보조의 기능부는 원격부에 위치될 수 있다. 예를 들어, 원격부는 루멘 이동 디바이스의 작동의 모니터링 또는 데이터 수집 또는 분석을 제공할 수도 있다. 원격부는 루멘 이동 디바이스로부터 이격하여 환자의 신체 내에, 또는 도 28에 도시되어 있는 바와 같이 환자의 신체의 외부에 위치될 수도 있다. 원격부는 환자에 인접하여(예를 들어, 환자의 신체 상에 운반되거나 착용되거나 환자에 인접한 테이블 상에 배치됨) 또는 환자로부터 이격되어(예를 들어, 다른 방 또는 건물 내에, 또는 다른 도시, 주 또는 국가에) 위치될 수 있다. 데이터 및/또는 전력 신호는 전자기 또는 음향 신호의 사용에 의해 루멘 이동 디바이스와 원격부 사이에 전송될 수 있고, 또는 몇몇 실시예에서는 전기 또는 광학 링크를 통해 운반될 수 있다. 다양한 유형의 및/또는 유형의 조합의 통신 방법 및 디바이스가 당 기술 분 야의 숙련자들에게 공지되어 있는 바와 같이 사용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 루멘 이동 디바이스와 하나 이상의 원격부 사이의 정보의 전송은 직렬 또는 병렬로 다수의 통신 채널을 경유하여 이루어질 수 있다. 일반적으로, 원격부는 신체 루멘 내에서 이용 가능한 것보다 더 많은 공간이 존재하거나 신체 루멘보다 더 용이하게 접근 가능한 위치에 배치될 수 있다. 루멘 이동 시스템의 전기 회로부(하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있음)의 부분은 원격부 내에 위치될 수 있는 것이 고려된다.
2개 이상의 부위에 위치된 하드웨어, 펌웨어 및 소프트웨어 사이의 시스템의 기능의 분배 방법이 당 기술 분야의 숙련자들에게 공지되어 있다. 루멘 이동 시스템의 전기 회로부는 센서와 관련된 전기 회로, 응답 개시 회로 및 활성부와 관련된 전자 기기를 포함할 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 응답 개시 회로는 전기 회로의 개념 내에서 설명되었지만, 몇몇 실시예에서는 다른 유형의 논리/회로가 전기 회로 대신에 또는 전기 회로에 부가하여 사용될 수 있고, 본 명세서에 설명되어 있는 응답 개시 회로 및 다른 회로는 전기 회로에 한정되는 것은 아니라는 것이 이해될 수 있을 것이다. 예를 들어, 유체 회로, 화학 기계적 회로, 및 다른 유형의 논리/회로는 동등한 기능을 제공할 수 있고 특정 실시예에서 사용될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 루멘 이동 디바이스는 무선 제어 신호를 구조 요소에 전송할 수 있는 외부 조향 시스템을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 루멘 이동 디바이스는 구조 요소 내에 또는 구조 요소 상에 조향 제어부를 포함할 수 있다. 구 조 요소 내의 또는 구조 요소 상의 조향 제어부 또는 외부 조향 시스템은 다수의 방식으로 작동될 수 있다.
루멘 이동 디바이스는 촬영 마커 또는 태그를 포함할 수 있고, 원격부는 외부 촬영 시스템을 포함할 수 있거나 또는 외부 촬영 시스템으로부터 정보를 수신할 수 있다. 루멘 이동 디바이스의 위치는 환자의 신체의 미리 존재하는 맵과 상관될 수 있거나, 환자의 신체의 맵을 구성하는데 사용될 수 있다. 루멘 이동 디바이스의 이동은 적어도 부분적으로는 환자의 신체 내의 루멘 이동 디바이스의 위치에 기초하여 제어될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 루멘 이동 디바이스는 환자의 신체의 맵이 저장될 수 있는 데이터 저장 위치를 포함할 수 있다. 미리 존재하는 맵이 루멘 이동 디바이스가 환자의 신체 루멘 내로 도입되기 전에 데이터 저장 위치에 저장될 수도 있다. 대안적으로, 맵은 디바이스가 환자의 신체를 통해 이동할 때 수집된 정보에 기초하여 디바이스 상의 또는 원격 시스템 내의 논리의 사용에 의해 발생될 수 있고, 이와 같이 발생된 맵은 루멘 이동 디바이스 상의 메모리 위치 또는 다른 위치에 저장될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 맵을 저장하기보다는, 루멘 이동 디바이스에 의해 신체를 통해 취해진 루트를 제어하는데 사용될 수 있는 다른 위치적 또는 지리적 정보가 저장될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 디바이스는 그 이동 중에 루멘 크기 또는 위치의 몇몇 통계학적 분포를 커버하는 것이 바람직할 수도 있지만, 신체를 통한 특정 루트를 이동하는 것은 필수적인 것은 아닐 수 있고, 이미 방문한 부위에 대한 크기 및 위치 정보가 저장되어 디바이스에 의해 취해질 루트의 선택에 사용될 수도 있다.
도 54는 신체 루멘을 통한 루멘 이동 디바이스(3900)의 방향성 이동을 발생시킬 수 있는 추진 메커니즘(3902)과, 루멘 이동 디바이스의 이동 방향을 변형시킬 수 있는 조향 메커니즘(3904)과, 목표 조직으로부터 감지된 생전자기 신호를 표현하는 출력 신호를 발생시키는 것 또는 목표 조직에 전자기 자극을 전달하는 것 중 적어도 하나를 위해 구성된 적어도 하나의 전자기 트랜스듀서(3906)와, 전자기 트랜스듀서로부터 출력 신호를 처리할 수 있는 신호 처리부(3908) 또는 적어도 하나의 전자기 트랜스듀서로 목표 조직으로의 전달을 위한 전자기 자극을 발생시킬 수 있는 자극 소스(3910) 중 적어도 하나를 포함하는 루멘 이동 디바이스(3900)의 실시예를 도시하고 있다. 본 명세서에 사용될 때, 용어 "생전자기 신호"는 예를 들어 당 기술 분야의 숙련자들에 의해 공지되어 있는 바와 같이, 신경 조직, 심장 조직 및 다양한 다른 신체 조직으로부터 검출될 수 있는 바와 같이, 원래 생물학적인 전기, 자기, 및/또는 전자기 신호(또는 이들의 조합)인 신호를 칭한다. 생전자기 신호는 예를 들어 전기 및 이온 전류, 전위, 및/또는 전하, 자기장, 플럭스, 정전자기장 및 준정전자기장(quasi-static electromagnetic field)을 포함하는 것으로 고려된다. 생물학적 신호 소스는 전기장 및 자기장의 모두를 발생시킬 수 있고, 전기장 및 자기장 중 하나 또는 모두가 검출될 수 있고, 몇몇 경우에 관련될 수 있다. 본 명세서에 그대로 참조로서 포함되어 있는 제이. 말미푸오(J. Malmivuo) 및 알, 플론시(R. Plonsey)의 생전자기학 : 생전기장 및 생자기장의 원리 및 응용( Bioelectromagnetism : Principles and Applications of Bioelectric and Biomagnetic Fields ), 옥스퍼드 대학 출판사, 뉴욕주, 1995년(웹 버전), http://butler.cc.tut.fi/~malmivou/bem/bembook/를 참조하라, 특히 챕터 11 및 12는 각각 생전기 및 생자기 측정에 기초하는 이론을 설명하고 있고, 챕터 13 및 14는 신경 조직의 전기 활동도의 전기 및 자기 측정을 설명하고 있고, 챕터 15 내지 20은 심장의 전기 활동도의 전기 및 자기 측정을 설명하고 있다.
루멘 이동 디바이스는 목표 조직의 부근에서 신체 루멘의 벽에 대해 루멘 이동 자극 디바이스를 고정하기 위해 신체 루멘의 벽에 결합할 수 있는 적어도 하나의 벽 결합 구조체를 포함할 수 있다. 벽 결합 구조체는 예를 들어 팽창 또는 확장 구조체, 또는 본 명세서의 다른 부분에서 설명되어 있는 바와 같이 흡인 메커니즘, 접착제, 갈고리 또는 후크와 같은 다른 메커니즘을 통해 벽 루멘에 결합하는 구조체일 수 있다.
루멘 이동 디바이스는 루멘 이동 디바이스를 지나 신체 루멘을 통한 유체의 이동을 적어도 간헐적으로 허용하도록 구성된 구조 요소를 포함할 수 있다. 몇몇 경우에, 구조 요소는 루멘 이동 디바이스를 지나 연속적인 또는 거의 연속적인 유체의 유동을 허용할 수 있고, 반면에 다른 경우에는 디바이스는 제어된 및/또는 예측 가능한 방식으로 몇몇 시간에 유체 이동을 허용하고 다른 시간에는 유체 이동을 방해할 수 있다. 구조 요소는 도 2a 내지 도 2d, 도 3a 내지 도 3c와 관련하여 본 명세서에 그리고 본 명세서의 다른 부분에서 설명되어 있을 수 있다.
몇몇 실시예에서, 도 55에 도시되어 있는 바와 같이, 루멘 이동 디바이스(3950)는 기록을 위해 구성될 수 있고, 신체 루멘을 통한 루멘 이동 디바이스(3950)의 방향성 이동을 발생시킬 수 있는 추진 메커니즘(3952)과 루멘 이동 디 바이스의 이동 방향을 변형시킬 수 있는 조향 메커니즘(3954)에 부가하여, 목표 조직으로부터 감지된 생전자기 신호를 표현하는 출력 신호를 발생시키기 위해 구성된 적어도 하나의 전자기 트랜스듀서(3956), 및 적어도 하나의 전자기 트랜스듀서로 목표 조직으로부터 기록된 생전자기 신호를 처리할 수 있는 적어도 하나의 신호 처리부(3958)를 포함할 수 있다. 루멘 이동 디바이스(3950)는 또한 데이터 저장 위치(3960) 또는 감지된 신호를 저장하기 위한 다른 구조체를 포함할 수도 있다. 대안적으로, 루멘 이동 디바이스(3950)는 감지된 신호를 원격 위치로 전송하기 위한 전송기를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 도 56에 도시되어 있는 바와 같이, 루멘 이동 디바이스(4000)는 자극을 위해 구성될 수 있고, 추진 메커니즘(4002), 조향 메커니즘(4004), 목표 조직에 전자기 자극을 전달하기 위해 구성된 적어도 하나의 전자기 트랜스듀서(4006), 및 적어도 하나의 전자기 트랜스듀서로 목표 조직으로의 전달을 위한 전자기 자극을 발생시킬 수 있는 적어도 하나의 자극 소스(4008)를 포함한다.
도 57은 자극 및 기록의 모두를 수행하도록 구성된 루멘 이동 디바이스(4100)의 버전을 도시하고 있다. 도 57은 또한 예를 들어 도 54, 도 55 및 도 56에 단순화된 개략적인 형태로 도시되어 있는 바와 같이 단지 자극만을 또는 단지 기록만을 수행하는 루멘 이동 생물학적 인터페이스 디바이스의 다양한 실시예에 포함될 수 있는 부가의 구성 요소를 도시하여 설명하고 있다. 루멘 이동 디바이스(4100)는 목표 조직으로부터 감지된 생전자기 신호를 표현하는 출력 신호를 발생시키기 위해 구성된 적어도 하나의 전자기 트랜스듀서(4102)[본 예에서는, 2개의 전자기 트랜스듀서(4102)가 도시되어 있지만, 하나 또는 더 많은 수의 전자기 트랜스듀서가 감지를 위해 사용될 수 있음]와, 목표 조직에 전자기 자극을 전달하기 위해 구성된 적어도 하나의 전자기 트랜스듀서(4104)(재차, 본 예에서는 자극을 전달하기 위한 2개의 전자기 트랜스듀서가 도시되어 있지만, 하나 또는 더 많은 수의 자극을 위한 전자기 트랜스듀서가 사용될 수 있음)와, 전자기 트랜스듀서(4102)로부터 출력 신호를 처리할 수 있는 적어도 하나의 신호 처리부(4106)와, 적어도 하나의 전자기 트랜스듀서(4104)로 목표 조직으로의 전달을 위한 전자기 자극을 발생시킬 수 있는 적어도 하나의 자극 소스(4108)를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 루멘 이동 디바이스(4100)는 목표 조직으로부터 감지된 생전자기 신호를 표현하는 출력 신호를 발생시키고 또한 목표 조직으로 전자기 자극을 전달하기 위해 구성된 적어도 하나의 전자기 트랜스듀서를 포함할 수도 있는데, 즉 단일의 전자기 트랜스듀서가 기록 또는 자극 기능을 수행할 수 있다. 다른 실시예에서, 개별 구조체가 기록 및 자극을 위해 사용된다. 개별 구조체는 동일하거나 상이한 유형일 수도 있다. 도 57은 기록을 위한 2개의 트랜스듀서와 자극을 위한 2개의 트랜스듀서를 도시하고 있지만, 단일의 루멘 이동 디바이스는 기록 또는 자극 중 하나 또는 모두를 위해 사용될 수 있는 더 많은 수의 전자기 트랜스듀서를 포함할 수 있다. 일반적으로, 트랜스듀서와 관련된 전자 회로는 적절하게 변형될 수 있는데, 예를 들어 당 기술 분야의 숙련자들에게 공지되어 있는 바와 같은 다양한 복합적인 체계가 다수의 트랜스듀서로의 입력 및 그로부터의 출력을 취급하기 위해 사용될 수 있다. 전술되어 있는 바와 같이, 루멘 이동 디바이스(4100)는 추진 메커니즘(4110) 및 조향 메커니즘(4112)을 포함할 수 있다. 루멘 이동 디바이스(4100)는 또한 원격부(4116)로부터 신호를 수신하도록 구성된 수신기(4114)를 포함할 수 있다. 루멘 이동 디바이스(4100)는 원격 디바이스에 신호를 전송하도록 구성된 송신기(4118)를 포함할 수 있다. 원격 디바이스는 제어기[예를 들어, 도 57에 도시되어 있는 원격부(4116)] 또는 루멘 이동 디바이스(4100)로부터 데이터를 검출하고, 기록하고, 및/또는 재전송하는 임의의 디바이스일 수 있다. 원격부(4116)는 원격 회로(4122), 송신기(4124) 및 수신기(4126)를 포함할 수 있고, 예를 들어 도 34와 관련하여 도시되어 있는 바와 같은 다른 구성 요소를 포함할 수 있다. 루멘 이동 디바이스(4100) 상의 제어 회로(4120)는 예를 들어 도 34와 관련하여 본 명세서의 다른 부분에 일반적으로 설명되어 있는 바와 같은 부가의 구성 요소를 또한 포함할 수 있다.
루멘 이동 디바이스는 목표 조직으로의 근접도를 지시하는 파라미터를 감지하고 감지 신호를 발생시킬 수 있는 센서(4128)를 포함할 수 있고, 이 센서는 예를 들어 광학 센서, 촬영 디바이스, 열 센서, 화학 센서, 전기 또는 자기 센서 또는 본 명세서의 다른 부분에서 설명되어 있는 바와 같은 다른 센서일 수 있다. 센서는 예를 들어 분기점일 수 있는 해부학적 특징을 감지하기 위해 사용될 수 있다. 게다가, 루멘 이동 디바이스는 예를 들어 배터리 또는 마이크로배터리, 연료 전지, 화석 연료 전지, 원격 인가된 전자기장에 의해 구동되는 유도적으로 구동된 전력 수용 구조체, 또는 혈류, 심장 운동, 위장관 운동, 폐순환 운동, 또는 근육 운동을 변환할 수 있는 에너지 소기 디바이스와 같은 전원(4130)을 포함할 수 있다. 루멘 이동 디바이스는 자극 조직 또는 관심 생물학적 신호의 소스에 근접한 위치로 이동하기 위해 다양한 신체 루멘 내에 끼워지도록 치수 설정될 수 있다. 예를 들어, 루멘 이동 디바이스는 뇌의 영역에서 자극 목표 또는 신호 소스로의 접근을 얻기 위해 뇌의 혈관 내에 끼워지도록 치수 설정되거나, 또는 심장 박동 조율(cardiac pacing) 자극을 전달하거나 심장으로부터 전자기 활동도를 기록하기 위해 심실 내에 끼워지도록 치수 설정될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 루멘 이동 디바이스는 심장 활동도를 제어하거나 변형시키기 위해 구성된 자극을 발생시킬 수 있는 적어도 하나의 자극 소스를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 루멘 이동 디바이스는 신경 자극을 발생시킬 수 있는 적어도 하나의 자극 소스를 포함할 수 있다.
전자기 트랜스듀서는 전기 자극을 전달하고 및/또는 전기 또는 전기 화학 신호를 감지하기 위한 전극, 자기장을 생성하거나 감지하기 위한 코일, 홀 효과 센서(Hall effect sensor)와 같은 다른 자기장 감지 디바이스, 전자기장을 전달하거나 감지하기 위한 안테나, 및 이온 감응성 용량성 또는 전기 활성 디바이스, 레이저 다이오드, 레이저, 발광 다이오드, 포토다이오드 또는 광검출기를 포함하지만 이들에 한정되는 것은 아닌 전자기장 또는 에너지를 전달하거나 감지하기 위한 다른 유형의 전자기 디바이스를 포함할 수 있다. 몇몇 유형의 전자기 트랜스듀서는 전자기 자극을 전달하고 또한 생전자기 신호를 감지하기 위해 사용될 수 있고, 반면에 다른 유형의 전자기 트랜스듀서는 자극과 감지의 모두를 위해서는 아니라 자극 또는 감지를 위해 적합할 수 있다. 전기 자극을 전달하기 위한 다양한 유형의 전극 및 전자기 자극 및 관련 신호 발생을 전달하기 위한 코일 및 처리 회로가 당 기술 분야에 공지되어 있다. 예를 들어, 부처 폴커(BUCHER, VOLKER), 그라프 미하엘(GRAF, MICHAEL), 스텔츠레 마틴(STELZLE, MARTIN), 니쉬 빌프라이드(NISCH, WILFRIED)의 "세포외액 자극 및 기록을 위한 저임피던스 박막 다결정 실리콘(Low-Impedance Thin-Film Polycrystalline Silicon Microelectrodes for Extracellular Stimulation and Recording)"; 바이오센서 및 생전기학(Biosensors and Bioelectronics); 1999년; pp. 639-649; Vol. 14; 엘스비어 사이언스 에스. 아.(Elsevier Science S.A.); www.elsevier.com/locate/bios와, 쿠이 신얀(CUI, XINYAN), 헤트케 자밀 에프.(HETKE, JAMILLE F.), 윌러 제임스 에이.(WILER, JAMES A.), 앤더슨 데이빗 제이.(ANDERSON, DAVID J.), 마틴 데이빗 씨.(MARTIN, DAVID C.)의 "다채널 신경 프로브 상의 전기화학 증착 및 폴리머 폴리피롤/PPS의 전도 특정화(Electrochemical Deposition and Characterization of Conducting Polymer Polypyrrole/PPS on Multichannel Neural Probes)"; 센서스 앤드 액추에이터스 에이 피지컬(Sensors and Actuators A Physical); 2001년; pp. 8-18; Vol. 93; 엘스비어 사이언스 비.브이.(Elsevier Science B.V.); www.elsevier.com/locate/sna와, 피아카브리노 지. 씨.(FIACCABRINO, G.C.), 탕 엑스. -엠.(TANG, X.-M.), 스키너 엔.(SKINNER, N.), 데 루이즈 엔. 에프.(DE ROOIJ, N.F.), 코우델카-헤프 엠.(KOUDELKA-HEP, M.)의 "박막 탄소 맞물림 전극 어레이의 전자기 특징화(Electrochemical Characterization of Thin-Film Carbon Interdigitated Electrode Arrays)"; 어낼리티카 키미카 악타(Analytica Chimica Acta); 1996년; pp. 155-160; Vol. 326; 엘스비어 사이언스 비.브이.와, 기터 알프레드 에이치.(GITTER, ALFRED H.), 프롬 마이클(FROMM, MICHAEL), 쉴츠케 외르그-디터(SCHULZKE, JORG-DIETER)의 "장 조직 내의 상피 및 상피하 저항의 결정을 위한 임피던스 분석(Impedance Analysis for the Determination of Epithelial and Subepithelial Resistance in Intestinal Tissues)"; 생화학 및 생물리학 방법의 저널(Journal of Biochemical and Biophysical Methods), 1998년; pp. 35-46; Vol. 37; 엘스비어 사이언스 비.브이.와, 잰더스 엠.(JANDERS, M.), 에거트 유.(EGERT, U.), 스텔제 엠.(STELZE, M.), 니쉬 더블유.(NISCH, W.)의 "세포 자극 및 감지 응용을 위한 우수한 전하 전달 용량을 갖는 신규한 박막 티타늄 니트라이드 마이크로 전극(Novel Thin Film Titanium Nitride Micro-Electrodes with Excellent Charge Transfer Capability for Cell Stimulation and Sensing Applications)"; 약물 및 생물학 협회의 IEEE 엔지니어링(IEEE Engineering in Medicine and Biology Society); 1996년; pp. 245-247; IEEE와, 뢰브 지. 이.(LOEB, G.E.), 펙 알. 에이.(PECK, R.A.), 마티니우크 제이.(MARTYNIUK, J.)의 "최종 금속 마이크로 전극의 향방(Toward the Ultimate Metal Micro electrode)"; 신경과학 방법의 저널(Journal of Neuroscience Methods); 1995년; pp. 175- 183; Vol. 63; 엘스비어 사이언스 피.브이.와, 리드뮬러 제이.(RIEDMULLER, J.), 볼츠 에이.(BOLZ, A.), 레브링 에이치.(REBLING H.), 샬다흐 엠.(SCHALDACH, M.)의 "쌍극 심장 박동기 리드의 자극 및 감지 성능의 개선(Improvement of Stimulation and Sensing Performance of Bipolar Pacemaker Leads)"; IEEE Eng. Med. Biol. Soc; 1992년; pp. 2364-2365; IEEE와, 루쉬 패트릭 제이.(ROUSCHE, PATRICK J.), 펠링넨 데이빗 에스.(PELLINEN, DAVID S.), 피빈 데이빗 피.(PIVIN, DAVID P.), 윌리엄스 저스틴 씨.(WILLIAMS, JUSTIN C.) 베터 리오 제이.(VETTER, RIO J.), 킵케 대릴 알.(KIPKE, DARYL R.)의 "생활성 능력을 갖는 가요성 폴리이미드 기반 골피질내 전극 어레이(Flexible Polyimide-Based Intracortical Electrode Arrays with Bioactive Capability)"; 생의학 공학의 IEEE 회보(IEEE Transactions on Biomedical Engineering); 2001년 3월; pp. 361-371; Vol. 48, No. 3; IEEE와, 루텐 윔(RUTTEN, WIM), 무베루 장-마리(MOUVEROUX, JEAN-MARIE), 뷔텐벡 얀(BUITENWEG, JAN), 헤이다 시스카(HEIDA, CISKA), 루아르디즈 테운(RUARDIJ, TEUN), 마라니 엔리코(MARANI, ENRICO), 라케 에그버트(LAKKE, EGBERT)의 "배양 프로브를 향한 배양 다전극 어레이와의 생전기학적 인터페이싱(Neuroelectronic Interfacing with Cultured Multielectrode Arrays Toward a Cultured Probe)"; IEEE 의사록; 2001년 7월; pp. 1013-1029; Vol. 89, No. 7; IEEE와, 로빈슨 데이빗 에이.(ROBINSON, DAVID A.)의 "금속 마이크로전극의 전기 특성(The Electrical Properties of Metal Microelectrodes)"; IEEE의 의사록; 1968년 6월; pp. 1065- 1071; Vol. 56, No. 6을 참조하라, 이들 참조 문헌의 모두는 중심 신경계, 주연 신경계, 창자, 또는 심장 박동 조율의 예로서 본 명세서에 참조로서 포함되어 있다.
생전자기 신호의 취득 및 처리에 사용하기 위한 전기 회로 및 소프트웨어/펌웨어는 다양한 참조 문헌에 설명되어 있고, 본 명세서에 참조로서 포함되어 있는 이들 문헌의 예는, 딜러 노베르트(DILLIER, NORBERT), 라이 와이 콩(LAI, WAI KONG), 알름크비스트 벵그트(ALMQVIST, BENGT), 프로네 캐롤린(FROHNE, CAROLIN), 뮬러 다일 호아킴(MULLER-DEILE, JOACHIM), 스텍커 마티아스(STECKER, MATTHIAS), 본 왈렌버그 에른스트(VON WALLENBERG, ERNST)의 "신경 응답 원격 측정 시스템을 경유하는 전기 호출 화합물 작용 전위의 측정(Measurement of the Electrically Evoked Compound Action Potential Via a Neural Response Telemetry System)"; 이과학 비과학 및 후두학의 연보(Annals Of Otology Rhinology and Laryngology), 2002년 5월; pp. 407-414; Vol. 111, No. 5, 연보 출판 컴퍼니(Annals Publishing Company)와, 도노그휴 존 피.(DONOGHUE, JOHN P.)의 "고찰: 기계로의 피질의 연결: 뇌 인터페이스의 최근의 진보(Review: Connecting Cortex to Machines: Recent Advances in Brain Interfaces)"; 네이처 뉴로사이언스 서플먼트(Nature Neuroscience Supplement); 2002년 11월; pp. 1085-1088; Vol. 5; 네이처 출판 그룹(Nature Publishing Group); http://www.nature.com/natureneuroscience와, 고자니 샤이 엔.(GOZANI, SHAI N.), 밀러 존 피.(MILLER, JOHN P.)의 "소프트웨어 기반 선형 필터를 사용하는 다유닛, 다채널 기록으로부터 신겨 작용 전위의 최적의 구별 및 분류(Optimal Discrimination and Classification of Neuronal Action Potential Waveforms from Multiunit, Multichannel Recordings Using Software- Based Linear Filters)"; 생의학공학의 IEEE 회보(IEEE Transactions on Biomedical Engineering); 1994년 4월; pp. 358-372; Vol. 41, No. 4; IEEE; 그레이 찰스 엠.(GRAY, CHARLES M.), 말도날도 페드로 이.(MALDONADO, PEDRO E.), 윌슨, 매튜(WILSON, MATHEW), 맥너톤 브루스(MCNAUGHTON, BRUCE)의 "4극관이 고양이 줄무늬 겉질에서의 다유닛 기록으로부터의 다중 단일 유닛 격리의 신뢰성 및 수율을 현저하게 향상시킨다(Tetrodes Markedly Improve the Reliability and Yield of Multiple Single-Unit Isolation from Multi-Unit Recordings in Cat Striate Cortex)"; 신경과학 방법의 저널; 1995년; pp. 43-54; Vol. 63 ; 엘스비어 사이언스 비.브이.와, 호프만 유. 지.(HOFMANN, U.G.), 폴커스 에이.(FOLKERS, A.), 뫼쉬 에프.(MOSCH, F.), 회흘 디.(HOHL, D.), 킨드룬드 엠.(KINDLUNDH, M.), 노린 피.(NORLIN, P.)의 "64(128)-채널 다중 부위 신경 기록 시스템(A 64(128)-Channel Multisite Neuronal Recording System)"; 2002년; pp. 1-4와, 지, 진(JI, JIN), 나자피 카릴(NAJAFI, KHALIL), 와이즈 켄살 디.(WISE, KENSALL D.)의 "활성 다채널 마이크로 전극 어레이용 저노이즈 디멀티플렉싱 시스템(A Low-Noise Demultiplexing System for Active Multichannel Microelectrode Arrays)"; 생의학의 IEEE 회보; 1991년 1월; pp. 77-81; Vol. 38, No. 1; IEEE; 올슨 알. 에이티. 3세(OLSSON III R.H.), 구라리 엠. 엔.(GULARI, M.N.), 와이즈 케이. 디.(WISE, K. D.)의 "포스터 114: 생체내 데이터 취득을 위한 온 칩 전자기기를 갖는 실리콘 신경 기록 어레이(Poster 114: Silicon Neural Recording Arrays with On-Chip Electronics for In-Vivo Data Acquisition)"; 약품 및 생물학의 마이크로테크놀로지스(Microtechnologies in Medicine and Biology); 2002년 5월 2일-2002년 5월 4일; pp. 237-240; IEEE와, 순호벤 알.(SCHOONHOVEN, R.), 스테이지먼 디. 에프.(STEGEMAN, D.F.)의 "복합 신경 작용 전위의 모델 및 분석(Models and Analysis of Compound Nerve Action Potentials)"; 생의학 공학의 비평 개론(Critical Reviews in Biomedical Engineering); 1991년; pp. 47-111; VoL 19, No. 1; CRC 프레스 인크를 포함한다. 이식된 전극 시스템에 의한 자극의 제어를 위한 전자 회로의 예는 예를 들어 본 명세서에 참조로서 포함되어 있는 뢰브 제랄드 이.(LOEB, GERALD E.), 펙 레이몬드 에이.(PECK, RAYMOND A.), 무어 윌리엄 에이치.(MOORE, WILLIAM H.), 후드 케빈(HOOD, KEVIN)의 "분배형 신경 인공보철 인터페이스용 BION 시스템(BION System for Distributed Neural Prosthetic Interfaces)"; 의학 공학 및 물리학; 2001년; pp. 9-18; Vol. 23; 엘스비어 사이언스 리미티드(Elsevier Science Ltd.); www.elsevier.com/locate/medengphy에 제공되어 있다.
다양한 참조 문헌이 전자기 감지 및 자극의 이론적인 기초를 설명하고 있다. 예(모두 본 명세서에 참조로서 포함되어 있음)는, 호드그킨 에이. 엘.(HODGKIN, A.L.), 헉슬리 에이. 에프.(HUXLEY, A.F.)의 "신경 내에서의 전도 및 여기를 위한 멤브레인 전류 및 그 응용의 정량적 설명(A Quantitative Description of Membrane Current and its Application to Conduction and Excitation in Nerve)"; 생리학 저널(Journal of Physiology); 1952년; pp. 500-544; VoL 117과, 마크스 윌리엄 비.(MARKS, WILLIAM B.), 뢰브 제랄드 이.의 "노드 전위로부터 유도된 말이집 포유류 신경 섬유의 작용 전류, 노드간 전위 및 세포외액 기록(Action Currents, Internodal Potentials, and Extracellular Records of Myelinated Mammalian Nerve Fibers Derived from Node Potentials)"; 생물학 저널(Biophysical Journal); 1976년; pp. 655-668; Vol. 16과, 맥닐 도날드 알.(MCNEAL, DONALD R.)의 "말이집 신경의 여기를 위한 모델의 분석(Analysis of a Model for Excitation of Myelinated Nerve)"; 생의학 공학의 IEEE 회보; 1976년 7월; pp. 329-337; Vol. BME-23, No. 4와, 래태이 프랑크(RATTAY, FRANK)의 "세포외액 섬유 자극을 위한 모델의 분석(Analysis of Models for Extracellular Fiber Stimulation)"; 생의학 공학의 IEEE 회보; 1989년 7월; pp. 676-682; Vol. 36, No. 7; IEEE; 래태이 프랑크, 아버햄 마티아스(ABERHAM, MATTHIAS)의 "기능적인 전기 자극으로부터의 축삭 멤브레인의 모델링(Modeling Axon Membranes from Functional Electrical Stimulation)"; 생의학 공학의 IEEE 회보; 1993년 12월; pp. 1201-1209; Vol. 40, No. 12; IEEE와, 스트루이직 요하네스 얀(STRUIJK, JOHANNES JAN)의 "비구속 매체 및 신경 커프 모델에서의 말이집 신경 섬유의 신경외액 전위(The Extracellular Potential of a Myelinated Nerve Fiber in an Unbounded Medium and in Nerve Cuff Models)"; 생물학 저널; 1997년 6월; pp. 2457-2469; Vol. 72; 생물학 협회를 포함한다. 관련 방법 및 디바이스, 뿐만 아니라 기초 이론이 또한 예를 들어 케이. 더블유 호치(K. W. Horch) 및 지. 에스. 딜런(G. S. Dhillon)이 편집자인 신경인공보철 : 이론 및 실습(Neuropro sthetics: Theory and Practice)(생물공학 및 생의학 공학 시리즈-Vol. 2), 월드 사이언티픽 퍼블리싱 컴퍼니 피티이 리미티드(World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd), 싱가포르, 2004년과, 제이 말미부오(J. Malmivuo) 및 알. 플론시(R. Plonsey)의 생전자기학 : 생전기장 및 생자기장의 원리 및 응용( Bioelectromagnetism : Principles and Applications of Bioelectric and Biomagnetic Fields ), 옥스퍼드 대학 출판사, 뉴욕, 1995년, http://butler.cc.tut.fi/~maknivuo/bem/bembook/에 설명되어 있고, 이들 참조 문 헌은 본 명세서에 참조로서 포함되어 있다. 본 명세서에 사용될 때, 용어 "코일"은 자기 자극에 사용하기 위한 자기장을 발생시키는데 사용되는 다양한 구조체를 칭한다. 몇몇 실시예에서, 코일은 다수의 전류 운반 루프를 포함할 수 있고, 다른 실시예에서는 코일은 단일의 전체 또는 부분 루프를 포함할 수 있는데, 코일은 종종 일반적으로 라운딩된 또는 원형 루프(전체 또는 부분)를 포함할 수 있지만, 코일은 루프의 임의의 특정 형태에 한정되는 것은 아니다. 광학 자극은 본 명세서에 참조로서 포함되어 있는 미국 특허 제6,921,413호에 설명되어 있는 바와 같은 방법에 의해 수행될 수 있다.
다양한 실시예에서, 자극 소스는 목표 조직의 적어도 일부의 탈분극(depolarization)을 발생시키기에 충분한 탈분극 자극, 또는 목표 조직의 적어도 일부의 과분극(hyperpolarization)을 발생시키기에 충분한 과분극 자극을 발생시킬 수 있다. 몇몇 실시예에서, 자극 소스는 목표 조직의 활동도의 기능적인 억제를 발생시키기에 충분한 자극을 발생시킬 수 있고, 반면 다른 실시예에서 자극 소스는 목표 조직의 활동도의 기능적인 촉진을 발생시키기에 충분한 자극을 발생시킬 수도 있다. 목표 조직 또는 그 부분의 활동도의 기능적인 억제 또는 촉진을 발생시키기에 충분한 자극은 실험적으로 결정되거나 당 기술 분야의 숙련자에게 이용 가능한 정보 및 지식에 기초하여 선택될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 자극 소스는 미리 프로그램된 자극 패턴을 발생시킬 수 있다. 몇몇 실시예에서, 자극 소스는 전기 센서, 자기 센서 또는 화학 센서일 수 있는 센서로부터의 감지 신호에 응답하여 자극을 발생시킬 수 있다.
적어도 하나의 자극 소스가 원격부로부터의 신호에 응답하여 자극을 발생시킬 수 있다.
루멘 이동 디바이스는 예를 들어 적어도 하나의 전자기 트랜스듀서로 목표 조직으로부터 기록된 출력 신호를 증폭함으로써 전자기 트랜스듀서로부터 출력 신호를 처리할 수 있는 적어도 하나의 신호 처리부를 포함할 수 있다. 신호 처리부는 예를 들어 출력 신호 상의 특징 검출/패턴 인식을 수행하거나 필터링하는 것을 포함하는 다양한 신호 처리 방법에 의해 출력 신호를 처리할 수 있다.
도 57에 도시되어 있는 바와 같이, 몇몇 실시예에서, 루멘 이동 디바이스는 전자기 트랜스듀서로부터의 출력 신호를 처리할 수 있는 적어도 하나의 신호 처리부와, 적어도 하나의 신호 처리부의 출력을 원격 위치로 전송하도록 구성된 적어도 하나의 송신기를 포함할 수 있다. 대안적으로, 또는 부가적으로, 송신기는 루멘 이동 디바이스의 상황, 위치 또는 위치에 관한 또는 루멘 이동 디바이스에 의해 원격 위치로 취해진 동작(예를 들어, 목표 조직으로의 전자기 자극의 전달)에 관한 정보를 전송하도록 구성될 수 있다.
또는, 도 55를 재차 참조하면, 루멘 이동 디바이스는 전자기 트랜스듀서로부터의 출력 신호를 처리할 수 있는 적어도 하나의 신호 처리부와, 루멘 이동 디바이스의 적어도 하나의 신호 처리부의 출력을 저장하기 위해 구성된 적어도 하나의 데이터 저장 위치를 포함할 수 있다.
도 58은 전자기 자극 디바이스를 설치하는 방법을 도시하고 있다. 이 방법은 목표 부위를 향해 환자의 신체 튜브 트리 내에서 자체 추진형 전자기 자극 디바이스를 이동시키는 단계(단계 4152)와, 신체 튜브 트리 내에 2개 이상의 분기를 포함하는 분기점이 자체 추진형 전자기 자극 디바이스에 의해 도달되면 자체 추진형 전자기 자극 디바이스를 선택된 분기에 진입시키는 단계(단계 4154)와, 목표 부위에 도달할 때 자체 추진형 전자기 자극 디바이스의 이동을 정지시키는 단계(단계 4156)를 포함한다.
본 명세서에 사용될 때, 용어 "자체 추진형"은 추진력을 발생시키기 위한 탑재형 추진 메커니즘을 갖는 디바이스를 칭한다. 추진 메커니즘용 전원은 디바이스에 내장(on-board)하여 위치될 수 있고, 또는 몇몇 실시예에서 전력은 외부 전원으로부터 디바이스로 송신되거나 전송될 수 있다. 추진 메커니즘의 작동을 제어하기 위한 제어 회로는 디바이스에 내장될 수 있고, 또는 몇몇 실시예에서 원격부 내에 적어도 부분적으로 위치될 수 있다. 예를 들어, 자체 추진형 전자기 자극 디바이스를 신체 튜브 트리 내에서 이동시키는 것은 전자 회로 내장 또는 적어도 부분적으로는 외장 디바이스로 제어 신호를 발생시키거나 신호를 구동하는 것을 포함하는 것으로 고려되지만, 전자기 자극 디바이스의 이동을 발생시키기 위한 외력의 인가를 포함하는 것으로 고려되지는 않는다.
도 59는 도 58에 도시되어 있는 방법의 가능한 확장예를 도시하고 있고, 이 방법은 단계 4202에서 신체 튜브 트리 내로 자체 추진형 전자기 자극 디바이스를 도입하는 단계와, 목표 부위를 향해 환자의 신체 튜브 트리 내에서 자체 추진형 전자기 자극 디바이스를 이동시키는 단계(단계 4204)와, 신체 튜브 트리 내에 2개 이상의 분기를 포함하는 분기점이 자체 추진형 전자기 자극 디바이스에 의해 도달되면 자체 추진형 전자기 자극 디바이스를 선택된 분기에 진입시키는 단계(단계 4206)와, 목표 부위에 도달할 때 자체 추진형 전자기 자극 디바이스의 이동을 정지시키는 단계(단계 4208)를 포함한다. 이 방법은 단계 4210에 도시되어 있는 바와 같이 목표 부위에서 자체 추진형 전자기 자극 디바이스를 신체 튜브 트리의 벽에 결합시키는 단계를 또한 포함할 수도 있다. 자체 추진형 전자기 자극 디바이스가 도입되는 신체 튜브 트리는 도면 부호 4212에 지시되어 있는 바와 같이 환자의 심장혈관계일 수 있고, 도면 부호 4214에 지시되어 있는 바와 같이 환자의 호흡기계일 수 있고, 또는 도면 부호 4216에 지시되어 있는 바와 같이 환자의 CSF-공간일 수도 있다. 단계 4206에서 자체 추진형 전자기 자극 디바이스가 진입하는 분기가 선택될 수 있는데, 이는 도면 부호 4220에 지시되어 있는 바와 같이 목표 부위를 향해 이어지는 것으로 예측되기 때문이고, 또는 분기는 몇몇 다른 기초로(예를 들어, 크기, 배향, 분기를 통한 유체 유동 방향 등) 선택될 수도 있다.
도 60은 일반적으로 도 58에 도시되어 있는 바와 같은 자체 추진형 전자기 자극 디바이스를 설치하는 방법을 도시하고 있고, 이 방법은 목표 부위를 향해 환자의 신체 튜브 트리 내에서 자체 추진형 전자기 자극 디바이스를 이동시키는 단계(단계 4252)와, 신체 튜브 트리 내에 2개 이상의 분기를 포함하는 분기점이 자체 추진형 전자기 자극 디바이스에 의해 도달되면 자체 추진형 전자기 자극 디바이스를 선택된 분기에 진입시키는 단계(단계 4254)와, 목표 부위에 도달할 때 자체 추진형 전자기 자극 디바이스의 이동을 정지시키는 단계(단계 4256)를 포함한다. 점선 박스(4260)에 지시되어 있는 바와 같이, 이 방법은 환자의 심실 내에 위치된 목표 부위를 향해 신체 튜브 트리 내에서 자체 추진형 전자기 자극 디바이스를 이동시키는 단계를 포함할 수 있다. 대안적으로, 점선 박스(4262)에 도시되어 있는 바와 같이, 이 방법은 환자의 뇌의 혈관계 내에 위치된 목표 부위를 향해 신체 튜브 트리 내에서 자체 추진형 전자기 자극 디바이스를 이동시키는 단계를 포함할 수도 있다. 여기서 그리고 본 명세서의 다른 부분에서, 점선 박스들은 흐름도의 선택적인 및/또는 대안적인 단계를 지시하는데 사용된다. 목표 부위는 전자기 자극에 응답하여 조직을 포함하는 자극 목표의 부근에서 뇌의 혈관계 내에 위치될 수 있는데, 그 예는 시상하부(도면 부호 4264에 지시되어 있는 바와 같이), 대상피질(도면 부호 4266에 지시되어 있는 바와 같이), 원개(fornix)(도면 부호 4268에 지시되어 있는 바와 같이), 앞시상(anterio thalamus)(도면 부호 4270으로 지시되어 있는 바와 같이), 시상하핵(도면 부호 4272로 지시되어 있는 바와 같이), 창백내핵(도면 부호 4274로 지시되어 있는 바와 같이), 섬(insula)(도면 부호 4276으로 지시되어 있는 바와 같이), 또는 심부 뇌(deep brain)(도면 부호 4278로 지시되어 있는 바와 같이)를 포함한다.
다수의 뇌 영역이 자극을 위한 적합한 부위일 수 있는데, 이 뇌 영역은 연수(연수 피라미드, 또는 연수의 궁상핵, 고립로핵, 혀밑신경핵, 의문핵, 올리브체, 아래올리브핵, 쐐기핵, 보조 쐐기핵, 널판핵, 아래침분비핵, 솔기핵[불명 솔기핵, 대솔기핵, 및 담창솔기핵], 맨아래구역, 미주신경의 뒤배쪽핵을 포함하는 핵)를 포함하는 수뇌 또는 마름뇌와; 교뇌(다리뇌뒤판, 상타액핵, 능형체, 다리뇌핵[위올리브핵, 삼차신경핵, 외전신경핵, 안면신경핵, 달팽이핵, 전정신경핵], 청반, 방정중 교뇌망상체, 위중심핵) 및 소뇌(소뇌벌레, 소뇌반구[하수체 전엽, 하수체 후엽, 편엽소 절엽], 소뇌핵, 실정핵, 둥근핵, 마개핵, 치아핵)를 포함하는 후뇌와; 덮개(tectum)(하구 및 상구), 대뇌다리, 중간뇌뒤판(배쪽 피개 영역, 적색핵, 흑색질 및 대뇌각) 및 시개전(pretectum)을 포함하는 중간뇌 또는 중뇌와; 시상상부(송과체, 고삐핵, 수조 및 시상띠), 앞핵 그룹(앞배쪽핵, 앞등쪽핵, 앞안쪽핵), 중간핵 그룹(배내측핵, 정중선핵 그룹, 띠곁핵, 뇌실곁핵, 결합핵, 능형핵), 수판내핵 그룹(배쪽내측핵, 다발곁핵, 외측 중심핵, 안쪽 중심핵), 외측핵 그룹(앞등쪽핵, 후외측핵, 시상베개핵), 배쪽핵 그룹(앞배쪽핵, 후배쪽외측핵, 뒤배쪽핵), 시상후부(내측슬상체, 외측슬상체) 및 시상그물핵을 포함하는 시상, 시상하부(시각교차, 궁상핵, 뇌활밑기관, 시각교차앞구역, 시각교차위핵, 시상상핵, 뇌실주위핵, 뇌실곁핵, 복내측핵, 배내측핵, 외측 시상하부, 깔때기{infundibulum}, 회색융기, 융기구역, 유두체, 유추핵), 시상저부(시상전핵, 불확정구역) 및 뇌하수체(신경뇌하수체, 뇌하수체 중엽, 샘뇌하수체)를 포함하는 간뇌와; 백색질(대뇌부챗살, 속섬유막, 바깥섬유막, 맨바깥섬유막, 궁상 섬유속, 갈고리섬유다발), 피질밑 구조체(중심핵, 중간핵, 겉질편도 및 기저내측핵, 및 외측 및 기저외측핵을 포함하는 편도와, 치아이랑 및 치상이랑을 포함하는 해마와, 줄무늬체, 렌즈핵, 창백핵, 창백내핵(GPi), 창백외핵(GPe), 조가비핵, 미상핵, 담장, 편도체를 포함하는 바닥핵), 후각뇌(후각망울, 조롱박겉질, 전후각핵, 후각로, 전교련), 대뇌겉질(주 운동피질 및 브로드만 영역 4를 포함하는 전두엽, 전전두피질, 보조 운동피질, 전운동피질 및 브로드만 영역 6, 8, 9, 10, 11, 24, 25, 32, 33, 44, 45, 46, 47), 주 청각겉질-A1, A2, 하 측두피질, 뒤하측두피질 및 브로드만 영역 9, 20, 21, 22, 27, 34, 35, 36, 37, 38, 41, 42를 포함하는 측두엽, 주 몸감각피질-S1, S2, 뒤두정피질, 쐐기앞소엽, 브로드만 영역 1, 2, 3, 5, 7, 23, 26, 29, 31, 39, 40을 포함하는 두정엽, 주 시각피질(V1), V2, 쐐기 및 브로드만 영역 17, 18, 19를 포함하는 후두엽, 섬, 대상피질(앞대상, 뒤대상, 브로드만 영역 23, 24, 26, 29, 30, 31, 32)을 포함하는 대뇌반구와; 편도, 대상회전, 궁상이랑, 해마, 시상하부, 유두체, 중격의지핵, 안와전두피질 및 해마곁이랑을 포함하는 변연계를 포함하지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 뇌 구조체에 부가하여, 중앙(예를 들어, 척주관, 망막, 뇌 등) 및 주연인 신경계의 다른 부분이 전기, 자기 및/또는 다른 형태의 자극에 응답할 수 있다. 게다가, 신경계의 중앙 및 주연부는 또한 루멘 이동 생물학적 인터페이스 디바이스로 검출될 수 있는 생전기 활동도의 소스일 수 있다. 다른 조직(평활근, 골격근 및 심근을 포함)이 또한 생전기/생자기 신호의 소스일 수 있고, 또한 전기, 자기, 화학 또는 다른 자극에 응답할 수 있다.
도 61은 도 58에 도시되어 있는 방법의 확장예인 자체 추진형 전자기 자극 디바이스를 설치하는 방법을 도시하고 있고, 이 방법은 전자기 자극에 응답하는 조직을 포함하는 자극 목표 부근에서 목표 부위를 선택하는 단계(단계 4302)와, 목표 부위를 향해 환자의 신체 튜브 트리 내에서 자체 추진형 전자기 자극 디바이스를 이동시키는 단계(단계 4304)와, 신체 튜브 트리 내에 2개 이상의 분기를 포함하는 분기점이 자체 추진형 전자기 자극 디바이스에 의해 도달되면 자체 추진형 전자기 자극 디바이스를 선택된 분기에 진입시키는 단계(단계 4306)와, 목표 부위에 도달할 때 자체 추진형 전자기 자극 디바이스의 이동을 정지시키는 단계(단계 4308)를 포함한다. 예를 들어, 자극 목표는 도면 부호 4312에 지시되어 있는 바와 같이 대상피질일 수 있고, 도면 부호 4314에 지시되어 있는 바와 같이 시상하부일 수 있고, 도면 부호 4316에 지시되어 있는 바와 같이 원개일 수 있고, 도면 부호 4318에 지시되어 있는 바와 같이 앞시상일 수 있고, 도면 부호 4320에 지시되어 있는 바와 같이 시상하핵일 수 있고, 도면 부호 4322에 지시되어 있는 바와 같이 창백내핵일 수 있고, 도면 부호 4324에 지시되어 있는 바와 같이 섬일 수 있고, 또는 도면 부호 4326에 지시되어 있는 바와 같이 심부 뇌일 수도 있다.
특정 뇌 영역에서의 활동도는 기분, 느낌, 감각, 또는 행동과 관련되고, 이들 뇌 영역에서의 자극(흥분/촉진 또는 억제)은 이들 기분 또는 행동을 상승 조절 또는 하향 조절하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 시상하부의 자극은 포만의 감각을 발생시키는 것으로 고려되고, 이는 비만을 유도하는 과식을 감소시킬 수 있고(예를 들어, 본 명세서에 참조로서 포함되어 있는 미국 특허 제5,782,798호 참조, 또한 비만 치료를 위한 자극에 관한 미국 특허 제6,950,707호 참조), 대상피질 또는 미주신경의 자극은 우울증을 감소시킬 수 있고, 섬의 상해는 흡연과 같은 습관성 행동을 감소시킬 수 있어 이 영역의 자극이 습관성 행동에 영향을 줄 수 있는 것이 제안되어 있고[예를 들어, 본 명세서에 참조로서 포함되어 있는 엔. 에이치. 나크비(N. H. Naqvi) 등의 "섬의 손상이 담배 흡연에 대한 중독을 붕괴시킨다(Damage to the Insula Disrupts Addiction to Cigarette Smoking)", 사이언스 Vol. 315, pp. 531-534, 2007년, doi: 10.1126/science.1135926 참조], 원개 및 앞 시상(시상핵)의 자극은 간질의 치료에 사용될 수 있고(예를 들어 본 명세서에 참조로서 포함되어 있는 간질의 치료를 위한 다양한 뇌 영역의 자극에 관한 미국 특허 제7,003,352호, 제6,597,954호, 제6,134,474호 및 제6,337,997호 참조), 시상하핵의 자극은 파킨슨병을 감소시킬 수 있고, 창백내핵의 자극은 떨림을 억제할 수 있다. 다양한 영역의 자극은 정신분열병 또는 양극성 장애를 감소시킬 수 있다. 본 명세서에 참조로서 포함되어 있는 다수의 특허 문헌이 다양한 문제점을 처리하기 위해 다양한 조직을 전기적으로, 자기적으로 및/또는 화학적으로 자극하는 방법을 설명하고 있고, 이들 자극은 신경계 장애(미국 특허 제6,128,538호 및 제6,016,449호) 또는 수면 장애(미국 특허 제5,335,657호)를 치료하기 위한 다양한 뇌 영역이 자극, 치매(미국 특허 제5,269,303호)를 치료하기 위한 미주신경의 자극, 통증 및/또는 두통(미국 특허 제7,013,177호, 제6,735,475호 및 제6,402,678호)을 치료하기 위한 심부 뇌 또는 다른 영역의 자극, 파킨슨병(미국 특허 제6,920,359호)을 치료하기 위한 심부 뇌의 자극, 본태성 떨림(미국 특허 제6,959,215호)을 억제하기 위한 심부 뇌 또는 운동피질의 자극, 및 위장 장애(미국 특허 제6,591,137호)를 치료하기 위한 위 및/또는 소장의 자극을 포함한다.
다수의 자극/기록 목표가 하나 이상의 신체 루멘을 경유하여 접근될 수 있다. 예를 들어, 해마는 측뇌실의 관자뿔을 경유하여 접근될 수 있다. 심부 뇌 구조체(예를 들어, 시상하부)는 제3 뇌실을 경유하여 또는 다양한 혈관을 경유하여 접근될 수 있다. 바닥핵은 렌즈핵선조체 동맥 또는 앞가쪽중심 동맥을 경유하여 접근될 수 있다. 심장의 영역은 심실을 통해 접근될 수 있다. 자극/기록 목표로 의 접근을 제공하기 위해 목표 부위로서 사용하기 위한 적합한 신체 루멘의 선택은 해부학적 고려 사항에 기초할 수 있다. 일 고려 사항은 자극/기록 목표로의 신체 루멘(또는 그 영역)의 근접도일 수 있다. 근접도는 물리적 거리에 기초하여 간단하게 결정될 수 있고, 또는 목표 부위와 자극/기록 목표 사이의 자극/신호(예를 들어, 전기 전도도 또는 커패시턴스, 자기 유전율 또는 투과율 등)의 전송에 영향을 주는 조직 특성을 고려할 수도 있다. 다른 고려 사항은 원하지 않는 효과를 발생시키지 않고 신체 루멘 내에 루멘 이동 디바이스를 위치시키는 능력일 수 있는데, 예를 들어 조직 영역으로의 혈액 또는 다른 유체의 공급을 차단하거나 조직 영역으로부터 유체(혈액, CSF 등)의 배수를 방지하는 것은 바람직하지 않을 수 있으므로, 루멘 이동 디바이스의 존재가 신체 루멘 내의 유체 이동을 상당히 감소시킬 수 있도록 충분히 작은 신체 루멘은, 조직 영역을 위한 단일의 소스/배수인 신체 루멘일 수 있기 때문에 덜 바람직한 목표 부위일 수 있다. 역으로, 루멘 이동 디바이스에 대해 크거나 조직 영역에 공급하거나 배수하는 다수의 신체 루멘 중 하나인 신체 루멘은 더 바람직한 목표 부위일 수 있다.
도 62에 도시되어 있는 바와 같이, 자체 추진형 전자기 자극 디바이스를 설치하는 방법은 단계 4352에 지시되어 있는 바와 같이 해부학적 정보에 기초하여 목표 부위를 선택하고(예를 들어, 특정 뇌 구조체에 근접한 것으로 알려진 특정 혈관 또는 뇌실 내의 위치가 촬영에 의해 검출될 수 있음) 또는 단계 4354에 지시되어 있는 바와 같이 생리학적 파라미터의 측정에 기초하여 목표 부위를 선택하는 단계를 포함할 수 있다. 생리학적 파라미터는 신경계의 선택된 영역의 신호 특징(도면 부호 4368에 도시되어 있는 바와 같이) 또는 심장의 선택된 영역의 신호 특징(도면 부호 4370에 도시되어 있는 바와 같이)을 포함할 수 있고, 또는 생리학적 파라미터는 자체 추진형 전자기 자극 디바이스와 자극 목표 사이의 양호한 변환 경로를 지시하는 신호-대-노이즈 비를 포함할 수 있다(도면 부호 4372에 도시되어 있는 바와 같이).
단계 4356에 지시되어 있는 바와 같이, 방법은 예를 들어 단계 4374에 지시되어 있는 바와 같이 상이한 크기의 자체 추진형 전자기 자극 디바이스의 집합체로부터 자체 추진형 전자기 자극 디바이스를 선택함으로써 목표 부위 내에 끼워지도록 치수 설정된 자체 추진형 전자기 자극 디바이스를 선택하는 단계를 포함할 수 있다. 대안적으로, 몇몇 경우에, 단계 4358에 지시되어 있는 바와 같이, 자체 추진형 전자기 자극 디바이스의 크기는 목표 부위 내에 끼워지도록 조정될 수 있다. 또한, 자체 추진형 전자기 자극 디바이스를 목표 부위를 향해 환자의 신체 튜브 트리 내에서 이동시키는 단계(단계 4360)와, 신체 튜브 트리 내의 2개 이상의 분기를 포함하는 분기점이 자체 추진형 전자기 자극 디바이스에 의해 도달되면 자극 디바이스를 선택된 분기로 진입시키는 단계(단계 4362)와, 목표 부위에 도달할 때 자체 추진형 전자기 자극 디바이스를 정지시키는 단계(단계 4364)는 본 명세서의 다른 부분에 설명되어 있는 바와 같다.
도 63은 다수의 부가의 가능한 단계를 도시하고 있는 도 58에 도시되어 있는 기본 방법의 부가의 변형예를 도시하고 있다. 예를 들어, 이 방법은 도면 부호 4502에 도시되어 있는 바와 같이 주입에 의해 자체 추진형 전자기 자극 디바이스를 신체 튜브 트리 내로 도입하는 단계, 또는 대안적으로 도면 부호 4504에 도시되어 있는 바와 같이 환자의 신체 튜브 트리 내로 도입된 카테터로부터 자체 추진형 전자기 자극 디바이스를 해제함으로써 환자의 신체 튜브 트리 내로 자체 추진형 전자기 자극 디바이스를 도입하는 단계를 포함할 수 있다.
단계 4506에 도시되어 있는 바와 같이, 이 방법은 목표 부위를 향해 환자의 신체 튜브 트리 내에서 자체 추진형 전자기 자극 디바이스를 이동시키는 단계를 포함할 수 있는데, 이는 도면 부호 4510에 도시되어 있는 바와 같이 원격부의 제어하에서 수행될 수 있거나 또는 대안적으로 도면 부호 4508에 도시되어 있는 바와 같이 자체 추진형 전자기 자극 디바이스 상에 적어도 부분적으로 위치된 제어 시스템의 제어하에서 수행될 수 있다. 도면 부호 4512에 도시되어 있는 바와 같이, 신체 튜브 트리 내에 2개 이상의 분기를 포함하는 분기점이 자체 추진형 전자기 자극 디바이스에 의해 도달되면, 이 방법은 자체 추진형 전자기 자극 디바이스를 선택된 분기에 진입시키는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이 방법은 도면 부호 4514에 지시되어 있는 바와 같이 자체 추진형 전자기 자극 디바이스 상의 센서에 의해 분기점을 검출하는 단계를 포함할 수 있다. 이전의 도면들에 도시되어 있는 바와 같이, 이 방법은 도면 부호 4516에 도시되어 있는 바와 같이 목표 부위에 도달할 때 자체 추진형 전자기 자극 디바이스의 이동을 정지시키는 단계를 포함할 수 있다. 이 방법은 다수의 가능한 대안적인 방법에 의해 신체 튜브 트리의 벽에 결합하는 단계를 포함할 수 있는데, 이 방법은 자체 추진형 전자기 자극 디바이스의 적어도 일부분을 팽창시켜 신체 튜브 트리의 벽과 압력 끼워맞춤을 형성시킴으로써(단계 4518), 자체 추진형 전자기 자극 디바이스로부터 접착 물질을 해제함으로써(단계 4520), 또는 자체 추진형 전자기 자극 디바이스로부터 적어도 하나의 갈고리 또는 미늘형 구조체를 연장시켜 신체 튜브 트리의 벽에 침투적으로 결합함으로써(단계 4522) 신체 튜브 트리의 벽에 결합하는 단계를 포함할 수 있다.
도 64는 주입에 의한 환자의 신체(4522) 내로의 자체 추진형 전자기 자극 디바이스(4550)의 도입을 도시하고 있다. 도 64에 도시되어 있는 예에서, 자체 추진형 전자기 자극 디바이스(4550)는 심장 자극 디바이스(예를 들어, 심장 박동기의 부분)이다. 자체 추진형 전자기 자극 디바이스(4550)는 피하 니들(needle)(4556)에 의해 팔 정맥(4554)(예를 들어, 두부정맥) 내로 주입되고, 점선 화살표에 의해 지시되어 있는 루트를 따라 심장(4560)의 우심방(4558)으로 혈류의 방향으로 이동한다. 우심방(4558)으로부터, 자체 추진형 전자기 자극 디바이스는 우심실(4562)의 기부로 이동할 수 있고, 여기서 존재하여 심장 박동 자극을 전달할 수 있다.
도 65는 카테터(4606)에 의한 환자(4604)의 뇌(4602) 내로의 루멘 이동 생물학적 인터페이스 디바이스(4600)(예를 들어, 신경 자극 및/또는 감지 디바이스)의 도입을 도시하고 있다. 루멘 이동 생물학적 인터페이스 디바이스를 운반하는 카테터(4606)[카테터 상의 루멘 이동 생물학적 인터페이스 디바이스의 위치는 개방원(4608)에 의해 지시되어 있음]가 정맥[예를 들어, 도 65에 지시되어 있는 바와 같이 대퇴부(4610) 또는 대안적으로 도 64에 도시되어 있는 바와 같이 팔 정맥) 내로 도입된다. 카테터(4606)는 심장(4614)을 통해 심장(4614)의 우심방(4612) 내로 진행하고, 대동맥(4616)을 경유하여 목동맥(4618) 내로 나온다. 루멘 이동 생물학 적 인터페이스 디바이스(4600)는 이어서 카테터(4606)로부터 해제될 수 있고, 뇌 내의 목표 부위에 도달할 때까지 뇌 혈관계(예를 들어, 점선으로 지시되어 있는 루트 상에서)를 통해 이동할 수 있다. 카테터 및 디바이스 형태는 몇몇 실시예에서 카테터에 의한 동시의 2개 이상의 디바이스의 전달을 성취하기 위해 카테터 상에 하나 초과의 디바이스를 운반하도록 변형될 수 있다.
도 66은 근육으로의 루멘 이동 자극 디바이스의 도입을 도시하고 있다. 도 66에서, 루멘 이동 디바이스(5150, 5152, 5154, 5156)는 예를 들어 주사기(5162)에 의해 환자의 팔(5160)의 정맥(5158) 내로 주입되고, 여기서 점선 화살표에 의해 지시되어 있는 바와 같이 이들은 근육(5164) 내의 모세관(5170, 5172, 5174, 5176) 내로 혈액의 유동에 대항하여 정맥(5158)에 의해 배수된 근육(5164)을 향해 이동할 수 있고, 여기서 이들은 예를 들어 기능적인 전자기 자극을 수행하기 위해 근육(5164)의 전자기 자극을 수행하기 위해 존재할 수 있다. 도 66에서, 루멘 이동 디바이스는 실척대로 도시되어 있지는 않고 예시를 위해 흑색 원에 의해 지시되어 있다. 다수의 분배형 이식된 마이크로전극에 의해 근육의 자극에 사용하기에 적합한 자극 파라미터는 본 명세서에 참조로서 포함되어 있는 뢰브 제랄드 이., 펙 레이몬드 에이., 무어 윌리엄 에이치, 후드 케빈의 "분배형 신경 인공보철 인터페이스용 BION 시스템(BION System for Distributed Neural Prosthetic Interfaces)"; 의학 공학 및 물리학; 2001년; pp. 9-18; Vol. 23; 엘스비어 사이언스 리미티드(Elsevier Science Ltd.); www.elsevier.com/locate/medengphy에 설명되어 있다.
도 67a 및 도 67b는 도 58에 도시되어 있는 방법의 부가의 변형예를 도시하고 있다. 이 방법은 단계 4702에서 자극 목표의 부근의 목표 부위를 선택하는 단계를 포함할 수 있고, 자극 목표는 전자기 자극에 응답하는 조직을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 이 방법은 단계 4704에 도시되어 있는 바와 같이 목표 부위 내에 끼워지도록 자체 추진형 전자기 자극 디바이스의 크기를 조정하는 단계를 또한 포함할 수 있다. 도 58에 도시되어 있는 바와 같이, 이 방법은 도면 부호 4706에서 목표 부위를 향해 환자의 신체 튜브 트리 내에서 자체 추진형 전자기 자극 디바이스를 이동시키는 단계와, 단계 4708에서 신체 튜브 트리 내에 2개 이상의 분기를 포함하는 분기점이 자체 추진형 전자기 자극 디바이스에 의해 도달하면 자체 추진형 전자기 자극 디바이스를 선택된 분기에 진입시키는 단계를 포함한다. 단계 4710에서, 이 방법은 목표 부위에 도달할 때 자체 추진형 전자기 자극 디바이스의 이동을 정지시키는 단계를 포함한다. 단계 4712에서, 이 방법은 자체 추진형 전자기 자극 디바이스에 의해 자극 목표로 전자기 자극을 전달하는 단계를 포함한다. 다양한 유형의 자극이 도 67a에 도면 부호 4712로, 도 67b(이 도면은 연결점 A 및 B에서의 도 67a의 연속 도면임)에 도면 부호 4714, 4716, 4418, 4729, 4722, 4724, 4726 및 4728로 도시되어 있는 바와 같이 적용될 수 있다. 예를 들어, 전자기 자극은 도면 부호 4714에 도시되어 있는 바와 같이 탈분극 전자기 자극, 도면 부호 4716에 도시되어 있는 바와 같이 과분극 전자기 자극, 또는 도면 부호 4718에 도시되어 있는 바와 같이 박동성 전자기 자극 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 전자기 자극은 도면 부호 4727에 지시되어 있는 바와 같이 기능적으로 억제하는 자극(즉, 목표 조직 또는 그 부분의 활동도의 기능적인 억제를 발생시키기에 충분한 자극) 또는 도 67b의 도면 부호 4729에 지시되어 있는 바와 같이 기능적으로 촉진하는 자극(즉, 목표 조직 또는 그 부분의 활동도의 기능적인 촉진을 발생시키기에 충분한 자극)일 수 있다. 다양한 유형의 전기적 및 자기적 자극이 당 기술 분야의 숙련자들에 공지되어 있는데, 예를 들어 피. 에이치. 페컴(P.H. Peckham) 및 제이. 에스. 너트슨(J.S. Knutson)의 "신경근육 적용을 위한 기본적인 전기 자극(Functional Electrical Stimulation for Neuromuscular Applications)" Annu. Rev. Biomed. Eng., Vol. 7, 2005년, pp. 327-60, 2005년 3월 23일에 온라인 출판됨; doi: 10.1146/annurev.bioeng.6.040803.140103, 판권 2005년과, 코베틱 루디(KOBETIC, RUDI), 트리올로 로날드 제이.(TRIOLO, RONALD J.), 얼러 제임스 피.(UHLIR, JAMES P.), 비에리 캐롤(BIERI, CAROLE), 위보보 마이클(WIBOWO, MICHAEL), 폴란도 고디(POLANDO, GORDIE), 마솔라이스 이. 바이런(MARSOLAIS, E. BYRON), 데이비스 존 에이. 2세(DAVIS JR., JOHN A.), 퍼거슨 케이슬린 에이.(FERGUSON, KATHLEEN A.), 사마 무쿠트(SHARMA, MUKUT)의 "양측마비에서의 이동성을 위한 이식된 기능적인 전기 자극 시스템: 후속 케이스 보고(Implanted Functional Electrical Stimulation System for Mobility in Paraplegia: A Follow-Up Case Report)"; 재활공학의 IEEE 회보; 1999년 12월; pp. 390-398; Vol. 7, No. 4; IEEE와, 인만 안드레아스(INMANN, ANDREAS), 하우글랜드 모르텐(HAUGLAND, MORTEN), 하아스 젠스(HAASE, JENS), 비어링-소렌센 핀(BIERING-S0RENSEN, FIN), 싱크야에르 토마스(SINKJAER, THOMAS)의 "신경 보고서: 손 파지형 신경 인공보철물의 제어에 사용되는 피부 기계수용체로부터의 신호(NeuroReport: Signals from Skin Mechanoreceptors used in Control of a Hand Grasp Neuroprosthesis)"; 운동계; 2001년 9월 17일; pp. 2817-2819; Vol. 12, No. 13; 리핀코트 윌리엄스 앤드 윌킨스(Lippincott Williams & Wilkins)와, 씨. 알. 버트슨(C. R. Butson) 및 씨. 씨. 맥킨타이어(and C. C. McIntyre)의 "심부 뇌 자극 중에 조직의 체적 상의 전극 디자인의 역할(Role of electrode design on the volume of tissue activated during deep brain stimulation)" J. Neural Eng., Vol. 3, 2006년, pp. 1-8, 2005년 12월 19일 온라인 출판됨, doi: 10.1088/1741-2560/3/1/001고, 팡 지-핑(FANG, ZI-PING), 모티머 제이. 토마스(MORTIMER, J. THOMAS)의 "준 사다리꼴 전류 펄스에 의한 소형 모터 축삭의 선택적인 활성화(Selective Activation of Small Motor Axons by Quasitrapezoidal Current Pulses)"; 생의학 공학의 IEEE 회보; 1991년 2월; pp. 168-174; Vol. 38, No. 2; IEEE에 예시되어 있고, 이들 참조 문헌은 본 명세서에 참조로서 포함되어 있다.
몇몇 실시예에서, 단계 4720에 도시되어 있는 바와 같이, 이 방법은 자극 목표 또는 그와 관련된 적어도 하나의 영역으로부터 생전기 신호를 검출하고 자극 목표 또는 그와 관련된 적어도 하나의 영역으로부터 생전기 신호의 검출에 응답하여 전자기 자극을 전달하는 단계를 포함할 수 있다. 대안적으로, 몇몇 실시예에서, 단계 4722에 도시되어 있는 바와 같이, 이 방법은 자극 목표 또는 그와 관련된 적어도 하나의 영역으로부터 생자기 신호를 검출하고 자극 목표 또는 그와 관련된 적어도 하나의 영역으로부터 생자기 신호의 검출에 응답하여 전자기 자극을 전달하는 단계를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 단계 4724에 도시되어 있는 바와 같이, 이 방법은 자극 목표 또는 그와 관련된 적어도 하나의 영역으로부터 생화학 신호를 검출하고 자극 목표 또는 그와 관련된 적어도 하나의 영역으로부터 생화학 신호의 검출에 응답하여 전자기 자극을 전달하는 단계를 포함할 수 있다. 생화학 신호는 다양한 유형의 바이오센서, 면역 센서, pH 센서 등을 포함하는 본 명세서에 설명되어 있는 바와 같은 다양한 센서를 사용하여 검출될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 단계 4721에 도시되어 있는 바와 같이, 이 방법은 자극 목표 또는 그와 관련된 적어도 하나의 영역으로부터 생물리학 신호를 검출하고 자극 목표 또는 그와 관련된 적어도 하나의 영역으로부터 생물리학 신호의 검출에 응답하여 전자기 자극을 전달하는 단계를 포함할 수 있다. 생물리학 신호는 예를 들어 압력 또는 유동 조건, 예컨대 심장 또는 순환계통의 다른 부분 내의 혈액과 관련된 압력 또는 유동 신호를 포함할 수 잇다. 자극 목표로의 전자기 자극의 전달은 도면 부호 4723에 지시되어 있는 바와 같이 단일의 전자기 트랜스듀서에 의해 또는 다수의 전자기 트랜스듀서(4725)에 의해 수행될 수 있다.
다양한 실시예에서, 검출된 신호에 응답하여 전달된 자극은 자연적으로 발생하는 활동도를 증폭시키거나 자연적으로 발생하는 활동도에 상보적인 효과를 발생시키는데 사용될 수 있다. 대안적으로, 검출된 신호에 응답하여 전달된 자극은 자연적으로 발생하는 활동도를 감소시키거나 완충하고, 또는 자연적으로 발생하는 활동도에 대항하는 효과를 발생시키는데 사용될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 감지된 활동도는 자극 목표로의 근접도를 지시하는데 사용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 자극은 검출된 신호에 의해 공간적이 아니라 시간적으로 상관될 수 있다. 이 방법은 또한 도면 부호 4726에 지시되어 있는 바와 같이 원격 제어 신호에 응답하여, 또는 도면 부호 4728에 지시되어 있는 바와 같이 미리 프로그램된 자극 패턴에 응답하여 자극 목표에 전자기 자극을 전달하는 단계를 포함할 수 있다.
생전기 및/또는 생자기 신호를 검출하여 분석하는 방법은 당 기술 분야의 숙련자들에게 공지되어 있고, 예를 들어 케이. 더블유 호치 및 지. 에스. 딜런이 편집자인 신경인공보철 : 이론 및 실습(생물공학 및 생의학 공학 시리즈-Vol. 2), 월드 사이언티픽 퍼블리싱 컴퍼니 피티이 리미티드, 싱가포르, 2004년과, 제이 말미부오 및 알. 플론시의 생전자기학 : 생전기장 및 생자기장의 원리 및 응용, 옥스퍼드 대학 출판사, 뉴욕, 1995년, http://butler.cc.tut.fi/~maknivuo/bem/bembook/에 설명되어 있고, 이들 참조 문헌은 본 명세서에 참조로서 포함되어 있다.
도 68은 생전기 신호의 검출의 예를 도시하고 있고, 검출된 신호에 응답하는 자극의 전달이 도 68에 도시되어 있다. 환자의 심장(4750)은 도 68에 도시되어 있다. 우심방(4754)에 위치된 루멘 이동 디바이스(4752)는 예를 들어 심박(heartbeat)을 개시할 필요성을 지시하는 심장(4750)의 동방결절(4756)에 의해 발생된 자연적으로 발생하는 생전기 활동도를 감지할 수 있다. 동방결절(4756)과 방실결절(4758) 사이의 전도 차단의 경우에, 신호는 일반적으로 전송되지 않을 것이고, 심실(4760, 4762)의 수축이 적절하게 개시되지 않을 것이다. 이 결점을 보상하기 위해, 루멘 이동 디바이스(4752)는 우심실(4760)에 위치된 제2 루멘 이동 자극 디바이스(4764)에 신호를 전송할 수 있고, 이는 이어서 전기 심장 박동 신호를 전달하여 심실(4760, 4762)의 수축을 발생시킬 수 있다.
도 69는 도 58에 도시되어 있는 방법의 부가의 변형예의 흐름도이다. 도 69의 방법은 전술된 실시예에서 나타낸 바와 같이, 단계 4772에서 목표 부위를 향해 환자의 신체 튜브 트리 내에서 자체 추진형 전자기 자극 디바이스를 이동시키는 단계와, 단계 4774에서 신체 튜브 트리 내에 2개 이상의 분기를 포함하는 분기점이 자체 추진형 전자기 자극 디바이스에 의해 도달하면 자체 추진형 전자기 자극 디바이스를 선택된 분기에 진입시키는 단계와, 도면 부호 4776에서 목표 부위에 도달할 때 자체 추진형 전자기 자극 디바이스의 이동을 정지시키는 단계를 포함한다. 부가의 단계는 도면 부호 4778에 지시되어 있는 바와 같이 자체 추진형 전자기 자극 디바이스의 작동의 기록을 저장하고 및/또는 도면 부호 4780에 지시되어 있는 바와 같이 원격부에 자체 추진형 전자기 자극 디바이스의 활동도의 표현을 전송하는 단계를 포함할 수 있다. 이 방법은 또한 도면 부호 4782에 지시되어 있는 바와 같이 자체 추진형 전자기 자극 디바이스의 이동을 재개하는 단계를 포함할 수 있다. 자체 추진형 전자기 자극 디바이스의 작동의 기록을 저장하고 자체 추진형 전자기 자극 디바이스의 활동도의 표현을 전송하는 단계는 도 69의 흐름도에 특정 순서로 제시되어 있지만, 실제로 이들 단계는 디바이스의 작동 중에 다양한 시간에 수행될 수 있고, 몇몇 경우에는 디바이스 이동 정지 단계 전에 또는 디바이스 이동 재개 단계 후에(또는 디바이스가 반드시 정지하거나 시동될 필요가 없고 대신에 연속적으로 이동될 수 있으면 디바이스의 시동 또는 정지에 무관하게) 수행될 수도 있다.
도 70은 도 58에 도시되어 있는 바와 같은 자체 추진형 전자기 자극 디바이스를 설치하는 방법의 흐름도이고, 이 방법은 목표 부위를 향해 환자의 신체 튜브 트리 내에서 자체 추진형 전자기 자극 디바이스를 이동시키는 단계(단계 4802)와, 신체 튜브 트리 내에 2개 이상의 분기를 포함하는 분기점이 자체 추진형 전자기 자극 디바이스에 의해 도달하면 자체 추진형 전자기 자극 디바이스를 선택된 분기에 진입시키는 단계(단계 4804)와, 목표 부위에 도달할 때 자체 추진형 신경 자극 디바이스의 이동을 정지시키는 단계(단계 4806)를 포함한다. 도면 부호 4808에서, 이 방법은 부가의 목표 부위를 향해 환자의 신체 튜브 트리 내에서 적어도 하나의 부가의 자체 추진형 전자기 자극 디바이스를 이동시키고, 신체 튜브 트리 내에 2개 이상의 분기를 포함하는 분기점이 적어도 하나의 부가의 자체 추진형 전자기 자극 디바이스에 의해 도달하면 적어도 하나의 자체 추진형 전자기 자극 디바이스를 선택된 분기에 진입시키고, 부가의 목표 부위에 도달할 때 적어도 하나의 자체 추진형 전자기 자극 디바이스의 이동을 정지시킴으로써, 적어도 하나의 부가의 자체 추진형 전자기 자극 디바이스를 설치하는 단계를 더 포함한다.
도 71은 도 58의 방법의 부가의 확장예의 흐름도이고, 이 방법은 도면 부호 4822에서 목표 부위를 향해 환자의 신체 튜브 트리 내에서 자체 추진형 전자기 자극 디바이스를 이동시키는 단계와, 단계 4824에서 신체 튜브 트리 내에 2개 이상의 분기를 포함하는 분기점이 자체 추진형 전자기 자극 디바이스에 의해 도달하면 자체 추진형 전자기 자극 디바이스를 선택된 분기에 진입시키는 단계를 포함한다. 몇몇 실시예에서는 단계 4826 및 4828에 지정된 변형예를 포함할 수 있다. 도면 부호 4826에 지시되어 있는 바와 같이, 이 방법은 자체 추진형 전자기 자극 디바이스에 의해 목표 부위를 향해 하나 이상의 전자기 자극 디바이스를 잡아당기는 단계를 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 이 방법은 도면 부호 4828에 지시되어 있는 바와 같이 자체 추진형 전자기 자극 디바이스에 의해 목표 부위를 향해 하나 이상의 전자기 자극 디바이스를 압박하는 단계를 포함할 수 있다. 그리고, 이전의 도면들에 도시되어 있는 바와 같이, 이 방법은 도면 부호 4830에 지시되어 있는 바와 같이, 목표 부위에 도달할 때 자체 추진형 전자기 자극 디바이스의 이동을 정지시키는 단계를 포함할 수 있다.
다수의 자극 디바이스의 사용이 도 72에 도시되어 있다. 도 72는 측뇌실(4852, 4854), 제3 뇌실(4856) 및 시상(4858)(도 72에 줄무늬 영역으로서 일반적으로 지시되어 있음)을 포함하는 환자의 뇌(4850)를 도시하고 있다. 자극 디바이스(4860, 4862, 4864, 4866)는 측뇌실(4852) 내에 위치되고, 자극 디바이스(4868, 4870)는 제3 뇌실(4856) 내에 위치된다. 자극 디바이스는 따라서 시상(4858) 주위에 분포되고, 시상(4858)(또는 그 부분)을 선택적으로 자극하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 다수의 자극 디바이스를 통해 전달된 비교적 낮은 자극은 시상의 제한된 영역을 활성화하도록 중첩될 수 있다. 다른 예에서, 적절하게 선택된 패턴으로 다수의 자극 디바이스를 활성화함으로써, 공간적 및/또는 시간적으로 복잡한 자극 패턴이 생성될 수 있다. 자극 디바이스(4860, 4862, 4864, 4866)는 끈(tether)(4872, 4874, 4876)에 의해 연결되는데, 이 끈은 예를 들어 봉합 물질, 와이어, 케이블 또는 섬유로 형성될 수 있다. 자극 디바이스의 연결된 그룹을 형성함으로써, 자극 디바이스 사이의 상대 간격이 제어되고, 해부학적 구조체에 대한 자극 디바이스의 위치설정이 용이해질 수 있다. 자극 디바이스의 연결된 그룹은 도 71의 방법 단계 4826 및 4828의 실시에 사용될 수 있고, 전자기 자극 디바이스가 자체 추진형 전자기 자극 디바이스에 의해 잡아 당겨지는 경우에는 비교적 가요성의 끈이 사용되고, 반면에 전자기 자극 디바이스가 자체 추진형 전자기 자극 디바이스에 의해 압박되는 경우에는 더 강성의 연결이 사용될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 방법은 목표 부위에 생전자기 인터페이스 디바이스를 운반하기 위해 루멘 이동 디바이스를 사용하는 단계를 포함할 수 있다. 이 접근법은 도 73a 내지 도 73c에 도시되어 있다. 도 73a에서, 생전자기 인터페이스 디바이스(4950)는 도 24 및 도 25a 내지 도 25b에 일반적으로 도시되어 있는 유형일 수 있는 자체 추진형 루멘 이동 디바이스(4954)에 의해 신체 튜브 트리(4952)를 통해 운반된다. 예를 들어, 자체 추진형 루멘 이동 디바이스(4954)는 생전자기 인터페이스 디바이스(4950)를 운반하기 위한 파지기(4956)를 포함할 수 있다. 자체 추진형 루멘 이동 디바이스(4954)는 자극 목표(4962)에 인접하여 목표 부위(4960)에서 생전자기 인터페이스 디바이스의 도달을 검출하도록 구성된 센서(4958)를 포함할 수 있다. 센서(4958)는 본 명세서에 설명되어 있는 바와 같이 임의의 다양한 유형의 센서일 수 있다. 도 73a에서, 생전자기 인터페이스 디바이스(4950)를 운반하는 자체 추진형 루멘 이동 디바이스(4954)는 화살표에 의해 지시되어 있는 방향으로 신체 튜브 트리(4952)를 통해 이동한다. 도 73b에서, 목표 부위(4960)에서의 생전자기 인터페이스 디바이스(4950)의 도달은 센서(4958)에 의해 검출된다. 다음에, 생전자기 인터페이스 디바이스(4950)는 자체 추진형 루멘 이동 디바이스(4954)로부터 해제될 수 있고, 자체 추진형 루멘 이동 디바이스는 목표 부위(4960)로부터 이격되어 이동하여 목표 부위(4960)에서 생전자기 인터페이스 디바이스를 남겨둘 수 있다.
도 74는 생전자기 인터페이스 시스템을 구성하는 방법의 흐름도이고, 이 방법은 자체 추진형 루멘 이동 디바이스에 의해 목표 부위를 향해 환자의 신체 튜브 트리를 통해 적어도 하나의 생전자기 인터페이스 디바이스를 이동시키는 단계(단계 4902)와, 목표 부위에서 적어도 하나의 생전자기 인터페이스 디바이스의 도달을 검출하는 단계(단계 4904)와, 목표 부위에서 적어도 하나의 생전자기 인터페이스 디바이스를 남겨두면서 목표 부위로부터 이격하여 자체 추진형 루멘 이동 디바이스를 이동시키는 단계(단계 4906)를 포함한다.
도 75는 방법의 부가의 상세를 도시하고 있는 도 74의 방법의 확장예의 흐름도이다. 몇몇 실시예에서, 이 방법은 자체 추진형 루멘 이동 디바이스 상에 적어도 하나의 생전자기 인터페이스 디바이스를 부착하는 예비 단계(5002)를 포함할 수 있다. 이 방법은 자체 추진형 루멘 이동 디바이스에 의해 목표 부위를 향해 환자의 신체 튜브 트리를 통해 적어도 하나의 생전자기 인터페이스 디바이스를 이동시키는 단계(단계 5004)를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 이 방법은 도면 부호 5006에 도시되어 있는 바와 같이 자체 추진형 루멘 이동 디바이스에 의해 적어도 하나의 생전자기 인터페이스 디바이스를 잡아당김으로써 자체 추진형 루멘 이동 디바이스에 의해 목표 부위를 향해 환자의 신체 튜브 트리를 통해 적어도 하나의 생전자기 인터페이스 디바이스를 이동시키는 단계를 포함할 수 있고, 다른 실시예에서 이 방법은 도면 부호 5008에 도시되어 있는 바와 같이 자체 추진형 루멘 이동 디바이스에 의해 적어도 하나의 생전자기 인터페이스 디바이스를 압박함으로써 자체 추진형 루멘 이동 디바이스에 의해 목표 부위를 향해 환자의 신체 튜브 트리를 통해 적어도 하나의 생전자기 인터페이스 디바이스를 이동시키는 단계를 포함할 수 있다. 이 방법은 목표 부위에서 적어도 하나의 생전자기 인터페이스 디바이스의 도달을 검출하는 단계(단계 5010)와, 자체 추진형 루멘 이동 디바이스로부터 적어도 하나의 생전자기 인터페이스 디바이스를 해제하는 단계(단계 5012)를 포함할 수 있다. 몇몇 경우에, 이 방법은 목표 부위에서 신체 튜브 트리의 벽에 적어도 하나의 생전자기 인터페이스 디바이스를 결합시키는 단계(도면 부호 5014에 도시되어 있는 바와 같이)와, 목표 부위에 적어도 하나의 생전자기 인터페이스 디바이스를 남겨두면서 목표 부위로부터 이격하여 자체 추진형 루멘 이동 디바이스를 이동시키는 단계(단계 5016)를 포함할 수 있다.
도 76은 도 74의 방법의 부가의 상세를 도시하고 있는 흐름도이다. 이 방법은 자체 추진형 루멘 이동 디바이스에 의해 목표 부위를 향해 환자의 신체 튜브 트리를 통해 적어도 하나의 생전자기 인터페이스 디바이스를 이동시키는 단계(단계 5052)와, 목표 부위에서 적어도 하나의 생전자기 인터페이스 디바이스의 도달을 검출하는 단계(단계 5054)와, 목표 부위에 적어도 하나의 생전자기 인터페이스 디바이스를 남겨두면서 목표 부위로부터 이격하여 자체 추진형 루멘 이동 디바이스를 이동시키는 단계(단계 5056)를 포함한다. 신체 튜브 트리는 도면 부호 5060에 지시되어 있는 바와 같이 심장 혈관계, 도면 부호 5062에 지시되어 있는 바와 같이 CSF-공간, 도면 부호 5064에 지시되어 있는 바와 같이 환자의 호흡기계, 도면 부호 5066에 지시되어 있는 바와 같이 환자의 위장관, 도면 부호 5068에 지시되어 있는 바와 같이 환자의 비뇨생식기관, 또는 자극 목표로의 접근을 제공할 수 있는 다양한 다른 신체 루멘일 수 있다.
도 77은 생전자기 인터페이스 시스템을 설치하는 방법의 흐름도이고, 이 방법은 단계 5102에서 적어도 하나의 도입 부위를 경유하여 환자의 신체 튜브 트리 내로 복수의 생전자기 인터페이스 디바이스를 도입하는 단계로서, 생전자기 인터페이스 디바이스의 적어도 일부는 목표 조직으로부터 감지된 생전자기 신호를 표현하는 출력 신호를 발생시키거나 목표 조직으로 전자기 자극을 전달하는 것 중 적어도 하나를 위해 구성된 적어도 하나의 전자기 트랜스듀서 및 전자기 트랜스듀서로부터 출력 신호를 처리할 수 있는 신호 처리부 또는 적어도 하나의 전자기 트랜스듀서에 의해 목표 조직으로의 전달을 위한 전자기 자극을 발생시킬 수 있는 자극 소스 중 적어도 하나를 포함하는 단계와, 복수의 생전자기 인터페이스 디바이스를 신체 튜브 트리 내에서 신체 튜브 트리 내의 복수의 목표 부위로 이동시키는 단계로서, 복수의 목표 부위의 적어도 일부는 적어도 하나의 목표 조직에 근접하여 위치되는 단계(단계 5104)를 포함한다.
이 방법은 도면 부호 5108에 지시되어 있는 바와 같이 적어도 하나의 도입 부위를 경유하여 실질적으로 동시에 신체 튜브 트리 내로 복수의 생전자기 인터페이스 디바이스를 도입하는 단계를 포함할 수 있다. 대안적으로, 이 방법은 도면 부호 5110에 지시되어 있는 바와 같이 적어도 하나의 도입 부위를 경유하여 뱃치(batch)식으로 신체 튜브 트리 내로 복수의 생전자기 인터페이스 디바이스를 도 입하는 단계를 포함할 수도 있다. 뱃치는 단일의 위치에서 실질적으로 동시에 도입된 디바이스의 그룹이다. 대안적인 실시예에서, 이 방법은 도면 부호 5112에 지시되어 있는 바와 같이 적어도 하나의 도입 부위를 경유하여 순차적으로 신체 튜브 트리 내로 복수의 생전자기 인터페이스 디바이스를 도입하는 단계를 포함할 수 있다. 다른 대안에서, 이 방법은 생전자기 인터페이스의 연결된 그룹으로서 적어도 하나의 도입 부위를 경유하여 환자의 신체 튜브 트리 내로 복수의 생전자기 인터페이스 디바이스를 도입하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 생전자기 인터페이스 디바이스는 도 24a 및 도 25b에 도시되어 있는 유형의 커넥터 또는 파지기에 의해 체인 형태로 서로 단부-대-단부 관계로 연결될 수 있고, 각각의 인터페이스 디바이스는 예를 들어 도 72에 도시되어 있는 바와 같이 봉합 물질, 와이어, 케이블, 파이버 등에 의해 체인 또는 다른 형태로 하나 이상의 다른 인터페이스 디바이스에 영구적으로 또는 일시적으로 부착될 수 있다.
단일의 생전자기 인터페이스 디바이스의 도입은 도 64에 도시되어 있다. 단일의 도입 부위에서의 신체 튜브 트리 내로의 다수의 생전자기 인터페이스 디바이스의 뱃치의 도입은 도 66에 도시되어 있다. 도 78a 내지 도 78b는 신체 튜브 트리 내로의 다수의 생전자기 인터페이스 디바이스의 뱃치의 도입을 더 상세히 도시하고 있다. 도 78a에서, 생전자기 인터페이스 디바이스(5150a, 5150b, 5150c, 5150d)를 포함하는 다수의 생전자기 인터페이스 디바이스의 뱃치는 신체 튜브 트리(5154) 내로의 전달에 앞서 주사기(5152) 내에 포함된다. 신체 튜브 트리(5154)는 제1 영역(5156) 및 분기(5158, 5160, 5162, 5164)를 포함한다. 도 78b에 도시 되어 있는 바와 같이, 생전자기 인터페이스 디바이스(5150a, 5150b, 5150c, 5150d)는 실질적으로 동시에 그룹으로서 신체 튜브 트리(5154)의 제1 영역(5156) 내로 도입된다. 도 78c에 도시되어 있는 바와 같이, 생전자기 인터페이스 디바이스(5150a, 5150b, 5150c, 5150d)는 점선 화살표에 의해 지시되어 있는 루트를 따라 이동하여 분기(5164, 5160, 5158, 5162)에 각각 도달한다. 동일한 절차가 동시에(다수의 주사기 또는 등가물을 사용하여) 또는 순차적으로 신체 내의 다수의 위치에 실행되어 생전자기 인터페이스 디바이스의 다수의 뱃치를 신체에 전달할 수 있다.
도 79는 뇌(5206)의 혈관계(5204) 내에서 복수의 목표 부위(5202a, 5202b, 5202c, 5202d, 5202e, 5202f, 5202g, 5202h)에 위치된 복수의 생전자기 인터페이스 디바이스(5200a, 5200b, 5200c, 5200d, 5200e, 5200f, 5200g, 5200h)를 도시하고 있다. 목표 부위(5202a, 5202b, 5202c, 5202d, 5202e, 5202f, 5202g, 5202h)(점선원으로 지시되어 있음)는 뇌 영역(5208)을 통해 분포된다. 다수의 생전자기 인터페이스 디바이스는 다수의 위치로부터 활동도를 기록하고, 단일의 일반적인 영역으로부터 다수의 신호를 기록하고, 다수의 영역을 자극하고, 자극을 위해 복잡한 전자기장을 발생시키고, 또는 동시에 또는 원하는 시간적 순서로 기록 및 자극의 모두를 수행하는데 사용될 수 있다. 복수의 영역의 자극은 예를 들어 뇌 영역에 인접한 공간적으로 근접한 영역 또는 신체의 공간적으로 분리된 영역의 자극을 포함할 수 있다.
도 80은 도 77에 도시되어 있는 바와 같은 생전자기 인터페이스 시스템을 설 치하는 방법의 흐름도이고, 이 방법은 적어도 하나의 도입 부위를 경유하여 환자의 신체 튜브 트리 내로 복수의 생전자기 인터페이스 디바이스를 도입하는 단계로서, 생전자기 인터페이스 디바이스의 적어도 일부는 목표 조직으로부터 감지된 생전자기 신호를 표현하는 출력 신호를 발생시키거나 목표 조직으로 전자기 자극을 전달하는 것 중 적어도 하나를 위해 구성된 적어도 하나의 전자기 트랜스듀서 및 전자기 트랜스듀서로부터의 출력 신호를 처리할 수 있는 신호 처리부 또는 적어도 하나의 전자기 트랜스듀서에 의해 목표 조직으로의 전달을 위한 전자기 자극을 발생시킬 수 있는 자극 소스 중 적어도 하나를 포함하는 단계(단계 5252)와, 복수의 생전자기 인터페이스 디바이스를 신체 튜브 트리 내에서 신체 튜브 트리 내의 복수의 목표 부위로 이동시키는 단계로서, 복수의 목표 부위의 적어도 일부는 적어도 하나의 목표 조직에 근접하여 위치되는 단계(단계 5254)를 포함한다. 복수의 목표 부위는 도 80에 도면 부호 5258에 지시되어 있는 바와 같이 그리고 도 72에 도시되어 있는 바와 같이 목표 조직 주위에 공간적으로 분포되고, 또는 도 80에 도면 부호 5260에 지시되어 있는 바와 같이 그리고 도 79에 도시되어 있는 바와 같이 목표 조직을 통해 공간적으로 분포될 수 있다.
도 80에 추가로 도시되어 있는 바와 같이, 이 방법은 도면 부호 5262에 도시되어 있는 바와 같이 그 자신의 전력 하에서 신체 튜브 트리 내에서 복수의 생전자기 인터페이스 디바이스의 적어도 일부를 이동시키는 단계를 포함하고, 복수의 생전자기 인터페이스 디바이스의 적어도 일부는 자체 추진형 디바이스를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 이 방법은 도면 부호 5264에 지시되어 있는 바와 같이 적어도 하나의 카테터에 부착된 신체 튜브 트리를 통해 복수의 생전자기 인터페이스 디바이스의 적어도 일부를 이동시킴으로써 신체 튜브 트리 내에서 복수의 생전자기 인터페이스 디바이스의 적어도 일부를 이동시키는 단계를 포함할 수 있다. 카테터에 의한 생전자기 인터페이스 디바이스의 설치의 예는 도 65에 도시되어 있다. 카테터에 의한 디바이스의 도입은 도 65에 도시되어 있다. 몇몇 실시예에서, 카테터에 의한 신체 튜브 트리 내의 생전자기 인터페이스 디바이스의 배치 후에, 생전자기 인터페이스 디바이스는 그 고유 전력 하에서 초기 배치 부위로부터 최종 목적지로 이동할 수 있다.
도 81은 도 77에 도시되어 있는 바와 같은 생전자기 인터페이스 시스템을 설치하는 방법의 흐름도이고, 이 방법은 적어도 하나의 도입 부위를 경유하여 환자의 신체 튜브 트리 내로 복수의 생전자기 인터페이스 디바이스를 도입하는 단계로서, 생전자기 인터페이스 디바이스의 적어도 일부는 목표 조직으로부터 감지된 생전자기 신호를 표현하는 출력 신호를 발생시키거나 목표 조직으로 전자기 자극을 전달하는 것 중 적어도 하나를 위해 구성된 적어도 하나의 전자기 트랜스듀서 및 전자기 트랜스듀서로부터의 출력 신호를 처리할 수 있는 신호 처리부 또는 적어도 하나의 전자기 트랜스듀서에 의해 목표 조직으로의 전달을 위한 전자기 자극을 발생시킬 수 있는 자극 소스 중 적어도 하나를 포함하는 단계(단계 5302)와, 복수의 생전자기 인터페이스 디바이스를 신체 튜브 트리 내에서 신체 튜브 트리 내의 복수의 목표 부위로 이동시키는 단계로서, 복수의 목표 부위의 적어도 일부는 적어도 하나의 목표 조직에 근접하여 위치되는 단계(단계 5304)를 포함한다. 도면 부호 5308 에 지시되어 있는 바와 같이, 몇몇 실시예에서 목표 조직은 환자의 심장의 적어도 일부를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 도면 부호 5310에 지시되어 있는 바와 같이, 목표 조직은 도면 부호 5312에 지시되어 있는 바와 같이 대상피질일 수 있고, 도면 부호 5314에 지시되어 있는 바와 같이 원개일 수 있고, 도면 부호 5316에 지시되어 있는 바와 같이 앞시상일 수 있고, 도면 부호 5318에 지시되어 있는 바와 같이 시상하핵일 수 있고, 또는 도면 부호 5320에 지시되어 있는 바와 같이 창백내핵을 포함하지만 이들에 한정되지는 않는 환자의 신경계의 적어도 일부를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 목표 조직은 도면 부호 5322에 지시되어 있는 바와 같이 비뇨생식기관의 적어도 일부, 도면 부호 5324에 지시되어 있는 바와 같이 근육의 적어도 일부, 또는 도면 부호 5326에 지시되어 있는 바와 같이 위장관의 적어도 일부를 포함할 수 있다.
도 82는 도 77에 도시되어 있는 생전자기 인터페이스 시스템을 설치하는 방법의 확장예의 흐름도이고, 이 방법은 적어도 하나의 도입 부위를 경유하여 환자의 신체 튜브 트리 내로 복수의 생전자기 인터페이스 디바이스를 도입하는 단계로서, 생전자기 인터페이스 디바이스의 적어도 일부는 목표 조직으로부터 감지된 생전자기 신호를 표현하는 출력 신호를 발생시키거나 목표 조직으로 전자기 자극을 전달하는 것 중 적어도 하나를 위해 구성된 적어도 하나의 전자기 트랜스듀서 및 전자기 트랜스듀서로부터의 출력 신호를 처리할 수 있는 신호 처리부 또는 적어도 하나의 전자기 트랜스듀서에 의해 목표 조직으로의 전달을 위한 전자기 자극을 발생시킬 수 있는 자극 소스 중 적어도 하나를 포함하는 단계(단계 5352)와, 복수의 생전 자기 인터페이스 디바이스를 신체 튜브 트리 내에서 신체 튜브 트리 내의 복수의 목표 부위로 이동시키는 단계로서, 복수의 목표 부위의 적어도 일부는 적어도 하나의 목표 조직에 근접하여 위치되는 단계(단계 5354)와, 복수의 생전자기 인터페이스 디바이스의 적어도 일부의 각각을 각각의 목표 부위에 인접하여 정지시키는 단계(단계 5356)와, 선택적으로 복수의 생전자기 인터페이스 디바이스의 적어도 일부의 각각을 각각의 목표 부위에 인접한 신체 튜브 트리의 벽에 결합시키는 단계(단계 5358)를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 도면 부호 5362에 지시되어 있는 바와 같이, 신체 튜브 트리는 환자의 심장 혈관계일 수 있다. 다른 실시예에서, 도면 부호 5364에 지시되어 있는 바와 같이 신체 튜브 트리는 환자의 호흡기계일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 신체 튜브 트리는 도면 부호 5366에 지시되어 있는 바와 같이 환자의 CSF-공간, 도면 부호 5368에 지시되어 있는 바와 같이 환자의 비뇨생식기관, 또는 도면 부호 5370에 지시되어 있는 바와 같이 환자의 위장관일 수 있다.
도 83은 도 77에 일반적으로 도시되어 있는 생전자기 인터페이스 시스템을 설치하는 방법의 추가의 변형예를 도시하는 흐름도이다. 이 방법은 적어도 하나의 도입 부위를 경유하여 환자의 신체 튜브 트리 내로 복수의 생전자기 인터페이스 디바이스를 도입하는 단계로서, 생전자기 인터페이스 디바이스의 적어도 일부는 목표 조직으로부터 감지된 생전자기 신호를 표현하는 출력 신호를 발생시키거나 목표 조직으로 전자기 자극을 전달하는 것 중 적어도 하나를 위해 구성된 적어도 하나의 전자기 트랜스듀서 및 적어도 하나의 전자기 트랜스듀서로에 의해 목표 조직으로부터 기록된 생전자기 신호를 처리할 수 있는 신호 처리부 또는 적어도 하나의 전자 기 트랜스듀서에 의해 목표 조직으로의 전달을 위한 전자기 자극을 발생시킬 수 있는 자극 소스 중 적어도 하나를 포함하는 단계(단계 5402)와, 복수의 생전자기 인터페이스 디바이스를 신체 튜브 트리 내에서 신체 튜브 트리 내의 복수의 목표 부위로 이동시키는 단계로서, 복수의 목표 부위의 적어도 일부는 적어도 하나의 목표 조직에 근접하여 위치되는 단계(단계 5404)를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 도면 부호 5408에 도시되어 있는 바와 같이, 이 방법은 해부학적 정보에 기초하여 복수의 목표 부위의 적어도 일부를 선택하는 단계를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 도면 부호 5410에 도시되어 있는 바와 같이, 이 방법은 예를 들어 도면 부호 5412에 도시되어 있는 바와 같이 신경계의 선택된 영역의 신호 특징, 또는 도면 부호 5414에 도시되어 있는 바와 같이 심장의 선택된 영역의 신호 특징일 수 있는 하나 이상의 생리학적 파라미터의 측정에 기초하여 복수의 목표 부위의 적어도 일부를 선택하는 단계를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 도면 부호 5416에 도시되어 있는 바와 같이, 하나 이상의 생리학적 파라미터는 하나 이상의 생전자기 인터페이스 디바이스의 적어도 일부와 자극 목표 사이의 양호한 신호 변환을 지시하는 신호-대-노이즈 비를 포함할 수 있다.
도 84는 도 77에 일반적으로 도시되어 있는 생전자기 인터페이스 시스템을 설치하는 방법의 부가의 변형예를 포함하는 흐름도이다. 이 방법은 적어도 하나의 도입 부위를 경유하여 환자의 신체 튜브 트리 내로 복수의 생전자기 인터페이스 디바이스를 도입하는 단계로서, 생전자기 인터페이스 디바이스의 적어도 일부는 목표 조직으로부터 감지된 생전자기 신호를 표현하는 출력 신호를 발생시키거나 목표 조 직으로 전자기 자극을 전달하는 것 중 적어도 하나를 위해 구성된 적어도 하나 및 적어도 하나의 전자기 트랜스듀서에 의해 목표 조직으로부터 기록된 생전자기 신호를 처리할 수 있는 신호 처리부 또는 적어도 하나의 전자기 트랜스듀서에 의해 목표 조직으로의 전달을 위한 전자기 자극을 발생시킬 수 있는 자극 소스 중 적어도 하나를 포함하는 단계(단계 5452)와, 복수의 생전자기 인터페이스 디바이스를 신체 튜브 트리 내에서 신체 튜브 트리 내의 복수의 목표 부위로 이동시키는 단계로서, 복수의 목표 부위의 적어도 일부는 적어도 하나의 목표 조직에 근접하여 위치되는 단계(단계 5454)를 포함한다. 게다가, 이 방법은 도면 부호 5456에서 하나 이상의 생전자기 인터페이스 디바이스의 적어도 일부에 의해 자극 목표에 전자기 자극을 전달하는 단계를 포함할 수 있다.
도 84의 도면 부호 5458에 도시되어 있는 바와 같이, 이 방법은 자극 목표 또는 그와 관련된 적어도 하나의 영역으로부터 생전기 신호를 검출하고 자극 목표 또는 그와 관련된 적어도 하나의 영역으로부터 생전기 신호의 검출에 응답하여 하나 이상의 생전자기 인터페이스 디바이스의 적어도 일부로 자극 목표에 전자기 자극을 전달하는 단계를 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 이 방법은 도면 부호 5460에 도시되어 있는 바와 같이, 자극 목표 또는 그와 관련된 적어도 하나의 영역으로부터 생자기 신호를 검출하고 자극 목표 또는 그와 관련된 적어도 하나의 영역으로부터 생자기 신호의 검출에 응답하여 하나 이상의 생전자기 인터페이스 디바이스의 적어도 일부로 자극 목표에 전자기 자극을 전달하는 단계를 포함할 수 있다. 다른 대안에서, 이 방법은 도면 부호 5462에 도시되어 있는 바와 같 이, 자극 목표 또는 그와 관련된 적어도 하나의 영역으로부터 생화학 신호를 검출하고 자극 목표 또는 그와 관련된 적어도 하나의 영역으로부터 생화학 신호의 검출에 응답하여 하나 이상의 생전자기 인터페이스 디바이스의 적어도 일부로 자극 목표에 전자기 자극을 전달하는 단계를 포함할 수 있다. 생화학 신호는 신경전달물질의 농도를 지시하는 다양한 유형의 바이오센서, 신진대사 활동도, pH, 세포 신호화 물질의 직접적 또는 간접적 지시기 및 자극 목표의 조건을 지시하는 및/또는 자극 목표로의 자극의 전달을 지시하는 다른 생화학 신호를 포함할 수 있다.
다른 대안에서, 이 방법은 도면 부호 5464에 도시되어 있는 바와 같이 자극 목표 또는 그와 관련된 적어도 하나의 영역으로부터 생물리학 신호를 검출하고 자극 목표 또는 그와 관련된 적어도 하나의 영역으로부터의 생물리학 신호의 검출에 응답하여 하나 이상의 생전자기 인터페이스 디바이스의 적어도 일부로 자극 목표에 전자기 자극을 전달하는 단계를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 하나 이상의 원격부가 사용될 수 있고, 이 방법은 도면 부호 5466에 도시되어 있는 바와 같이 원격 제어 신호를 검출하고 원격 제어 신호의 검출에 응답하여 생전자기 인터페이스 디바이스의 적어도 일부로 자극 목표에 전자기 자극을 전달하는 단계를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 이 방법은 도면 부호 5468에 도시되어 있는 바와 같이 미리 프로그램된 자극 패턴에 기초하여 생전자기 인터페이스 디바이스의 적어도 일부로 자극 목표에 전자기 자극을 전달하는 단계를 포함할 수 있다.
도 85는 신경 자극 디바이스를 설치하는 방법의 흐름도이고, 이 방법은 목표 부위를 향해 환자의 신체 튜브 트리 내에서 자체 추진형 신경 자극 디바이스를 이동시키는 단계(단계 5502)와, 신체 튜브 트리 내에 2개 이상의 분기를 포함하는 분기점이 자체 추진형 신경 자극 디바이스에 의해 도달하면 자체 추진형 신경 자극 디바이스를 목표 부위를 향해 이어지는 분기에 진입시키는 단계(단계 5504)와, 목표 부위에 도달할 때 자체 추진형 신경 자극 디바이스의 이동을 정지시키는 단계(도면 부호 5506)를 포함할 수 있다. 본 명세서의 다른 부분에 언급되어 있는 바와 같이, 다양한 용례가 신경 자극 디바이스 및 시스템에 공지되어 있다. 이 방법은 단일의 신경 자극 디바이스를 동시에 설치하기 위해, 또는 다수의 신경 자극 디바이스를 설치하기 위해 사용될 수 있다. 일 변형예에서, 이 방법은 자체 추진형 신경 자극 디바이스를 갖는 적어도 하나의 부가의 신경 자극 디바이스를 운반하는 단계를 포함할 수 있다. 신경 자극 디바이스는 사용 중에 연결되어 유지될 수 있고, 또는 이 방법은 자체 추진형 신경 자극 디바이스로부터 적어도 하나의 신경 자극 디바이스를 해제하는 단계를 포함할 수도 있다.
도 86은 도 85에 개략적으로 도시되어 있는 방법의 부가의 상세를 도시하고 있는 흐름도이다. 이 방법은 환자의 신체 튜브 트리 내로 자체 추진형 신경 자극 디바이스를 도입하는 단계(단계 5552)와, 목표 부위를 향해 환자의 신체 튜브 트리 내에서 자체 추진형 신경 자극 디바이스를 이동시키는 단계(단계 5554)와, 신체 튜브 트리 내에 2개 이상의 분기를 포함하는 분기점이 자체 추진형 신경 자극 디바이스에 의해 도달하면 자체 추진형 신경 자극 디바이스를 목표 부위를 향해 이어지는 분기에 진입시키는 단계(단계 5556)와, 목표 부위에 도달할 때 자체 추진형 신경 자극 디바이스의 이동을 정지시키는 단계(도면 부호 5558)와, 선택적으로 목표 부위에서 신체 튜브 트리의 벽에 자체 추진형 신경 자극 디바이스를 결합시키는 단계(단계 5610)를 포함할 수 있다. 신체 튜브 트리는 예를 들어 도면 부호 5564에 지시되어 있는 바와 같이 환자의 혈관계, 도면 부호 5566에 지시되어 있는 바와 같이 환자의 호흡기계, 또는 도면 부호 5568에 지시되어 있는 바와 같이 환자의 CSF-공간일 수 있다.
도 87은 도 86에 개략적으로 도시되어 있는 바와 같은 방법의 부가의 상세를 도시하고 있는 흐름도이다. 이 방법은 환자의 신체 튜브 트리 내로 자체 추진형 신경 자극 디바이스를 도입하는 단계(단계 5602)와, 목표 부위를 향해 환자의 신체 튜브 트리 내에서 자체 추진형 신경 자극 디바이스를 이동시키는 단계(도면 부호 5604)와, 신체 튜브 트리 내에 2개 이상의 분기를 포함하는 분기점이 자체 추진형 신경 자극 디바이스에 의해 도달하면 자체 추진형 신경 자극 디바이스를 목표 부위를 향해 이어지는 분기에 진입시키는 단계(도면 부호 5606)와, 목표 부위에 도달할 때 자체 추진형 신경 자극 디바이스의 이동을 정지시키는 단계(도면 부호 5608)와, 선택적으로 목표 부위에서 신체 튜브 트리의 벽에 자체 추진형 신경 자극 디바이스를 결합시키는 단계(단계 5610)를 포함한다. 이 방법은 도면 부호 5614에 지시되어 있는 바와 같이 환자의 심실 내에 위치된 목표 부위를 향해 신체 튜브 트리 내에서 자체 추진형 신경 자극 디바이스를 이동시키는 단계를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 이 방법은 도면 부호 5616에 지시되어 있는 바와 같이 환자의 뇌 내에 위치된 목표 부위를 향해 신체 튜브 트리 내에서 자체 추진형 신경 자극 디바이스를 이동시키는 단계를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 이 방법은 도면 부호 5618에 지시되어 있는 바와 같이 환자의 척주관 내에 위치된 목표 부위를 향해 신체 튜브 트리 내에서 자체 추진형 신경 자극 디바이스를 이동시키는 단계를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 이 방법은 도면 부호 5620에 지시되어 있는 바와 같이 환자의 위장관 내에 위치된 목표 부위를 향해 신체 튜브 트리 내에서 자체 추진형 신경 자극 디바이스를 이동시키는 단계를 포함할 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 이 방법은 도면 부호 5622에 지시되어 있는 바와 같이 환자의 비뇨기계 내에 위치된 목표 부위를 향해 신체 튜브 트리 내에서 자체 추진형 신경 자극 디바이스를 이동시키는 단계를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 이 방법은 도면 부호 5624에 지시되어 있는 바와 같이 환자의 근육 조직 내에 위치된 목표 부위를 향해 신체 튜브 트리 내에서 자체 추진형 신경 자극 디바이스를 이동시키는 단계를 포함할 수도 있다.
도 88은 도 85의 방법의 부가의 확장예를 도시하고 있는 흐름도이다. 이 방법은 자극 목표의 부근의 목표 부위를 선택하는 단계(단계 5652)와, 목표 부위 내에 끼워지도록 자체 추진형 신경 자극 디바이스의 크기를 조정하고(도면 부호 5664) 또는 예를 들어 상이한 크기의 자체 추진형 신경 자극 디바이스의 집합체로부터 자체 추진형 신경 자극 디바이스를 선택함으로써 목표 부위 내에 끼워지도록 치수 설정된 자체 추진형 신경 자극 디바이스를 선택하는(도면 부호 5666) 것 중 하나 이상을 수행하는 단계를 포함한다. 이 방법은 목표 부위를 향해 환자의 신체 튜브 트리 내에서 자체 추진형 신경 자극 디바이스를 이동시키는 단계(도면 부호 5668)와, 신체 튜브 트리 내에 2개 이상의 분기를 포함하는 분기점이 자체 추진형 신경 자극 디바이스에 의해 도달하면 자체 추진형 신경 자극 디바이스를 목표 부위를 향해 이어지는 분기에 진입시키는 단계(도면 부호 5672)와, 목표 부위에 도달할 때 자체 추진형 신경 자극 디바이스의 이동을 정지시키는 단계(도면 부호 5674)를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 이 방법은 도면 부호 5676에 지시되어 있는 바와 같이 자체 추진형 신경 자극 디바이스의 이동을 재개하는 단계를 포함할 수 있다. 자체 추진형 신경 자극 디바이스는 도면 부호 5678에 지시되어 있는 바와 같이 전자기 자극 디바이스, 도면 부호 5680에 지시되어 있는 바와 같이 자기 자극 디바이스, 도면 부호 5682에 지시되어 있는 바와 같이 광학 자극 디바이스, 또는 도면 부호 5684에 지시되어 있는 바와 같이 화학 자극 디바이스일 수 있다.
도 89는 도 85의 방법의 부가의 확장예를 도시하고 있는 흐름도이고, 이 방법은 도면 부호 5702에서 목표 부위를 향해 환자의 신체 튜브 트리 내에서 자체 추진형 신경 자극 디바이스를 이동시키는 단계와, 도면 부호 5704에서 신체 튜브 트리 내에 2개 이상의 분기를 포함하는 분기점이 자체 추진형 신경 자극 디바이스에 의해 도달하면 자체 추진형 신경 자극 디바이스를 목표 부위를 향해 이어지는 분기에 진입시키는 단계와, 도면 부호 5706에서 목표 부위에 도달할 때 자체 추진형 신경 자극 디바이스의 이동을 정지시키는 단계를 포함한다. 이 방법은 도면 부호 5710에 지시되어 있는 바와 같이 자체 추진형 신경 자극 디바이스 상의 센서에 의해 분기점을 검출하는 단계를 포함할 수 있다. 도면 부호 5712에 지시되어 있는 바와 같이, 이 방법은 자체 추진형 신경 자극 디바이스 상에 적어도 부분적으로 위치된 제어 시스템의 제어하에서 신체 튜브 트리 내에서 자체 추진형 신경 자극 디바이스를 이동시키는 단계를 포함할 수 있다. 대안적으로, 이 방법은 도면 부호 5714에 지시되어 있는 바와 같이 원격부의 제어하에서 신체 튜브 트리 내에서 자체 추진형 신경 자극 디바이스를 이동시키는 단계를 포함할 수 있다. 이 방법은 도면 부호 5716에 도시되어 있는 바와 같이 자체 추진형 신경 자극 디바이스의 불연속적인 추진에 의해, 도면 부호 5718에 도시되어 있는 바와 같이 자체 추진형 신경 자극 디바이스의 추진에 대향하는 힘을 인가함으로써 목표 부위에 도달할 때 자체 추진형 신경 자극 디바이스의 이동을 정지시킴으로써 또는 도면 부호 5720에 도시되어 있는 바와 같이 목표 부위에서 신체 튜브 트리의 벽에 결합함으로써 목표 부위에 도달할 때 자체 추진형 신경 자극 디바이스의 이동을 정지시키는 단계를 포함할 수 있다. 자체 추진형 신경 자극 디바이스는 도면 부호 5722에 지시되어 있는 바와 같이 자체 추진형 신경 자극 디바이스의 적어도 일부분을 팽창시켜 신체 튜브 트리의 벽과 압력 끼워맞춤을 형성함으로써, 도면 부호 5724에 지시되어 있는 바와 같이 자체 추진형 신경 자극 디바이스로부터 접착 물질을 해제함으로써, 또는 도면 부호 5726에 지시되어 있는 바와 같이 자체 추진형 신경 자극 디바이스로부터 적어도 하나의 갈고리 또는 미늘형 구조체를 연장시켜 신체 튜브 트리의 벽에 침투적으로 결합함으로써 신체 튜브 트리의 벽에 결합될 수 있다. 이러한 구조체의 예는 예를 들어 도 5a, 도 5b 및 도 8b에 도시되어 있다.
도 90은 생전자기 신호 감지 디바이스를 설치하는 방법의 단계를 도시하고 있고, 이 방법은 목표 부위를 향해 환자의 신체 튜브 트리 내에서 자체 추진형 생전자기 신호 감지 디바이스를 이동시키는 단계(단계 5752)와, 신체 튜브 트리 내에 2개 이상의 분기를 포함하는 분기점이 자체 추진형 생전자기 신호 감지 디바이스에 의해 도달하면, 자체 추진형 생전자기 신호 감지 디바이스를 목표 부위를 향해 이어지는 분기에 진입시키는 단계(단계 5754)와, 목표 부위에 도달할 때 자체 추진형 생전자기 신호 감지 디바이스의 이동을 정지시키는 단계(단계 5756)를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 본 명세서에 설명되어 있는 바와 같은 생전자기 신호 감지 디바이스에 의한 생전자기 신호의 감지가 연구 또는 진단 용례에 사용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 생전자기 신호의 감지는 자극(전기적, 자기적, 화학적, 광학적 등), 약물의 전달, 또는 다양한 처리, 자극 등과 조합하여 사용되어 제어 또는 피드백을 제공하기 위한 치료적 또는 유리한 효과를 제공할 수 있다. 이러한 용례는 예로서 제공된 것이고, 한정으로 의도된 것은 아니다.
도 91은 도 90의 방법의 확장된 버전을 도시하고 있고, 이 방법은 도면 부호 5802에서 환자의 신체 튜브 트리 내로 자체 추진형 생전자기 신호 감지 디바이스를 도입하는 단계와, 도면 부호 5804에서 목표 부위를 향해 환자의 신체 튜브 트리 내에서 자체 추진형 생전자기 신호 감지 디바이스를 이동시키는 단계와, 도면 부호 5806에서 신체 튜브 트리 내에 2개 이상의 분기를 포함하는 분기점이 자체 추진형 생전자기 신호 감지 디바이스에 의해 도달하면 자체 추진형 생전자기 신호 감지 디바이스를 목표 부위를 향해 이어지는 분기에 진입시키는 단계와, 도면 부호 5808에서 목표 부위에 도달할 때 자체 추진형 생전자기 신호 감지 디바이스이 이동을 정지시키는 단계와, 도면 부호 5810에서 목표 부위에서 신체 튜브 트리의 벽에 자체 추진형 생전자기 신호 감지 디바이스를 결합시키는 단계를 포함한다. 신체 튜브 트리는 도면 부호 5814에 지시되어 있는 바와 같이 환자의 혈관계, 도면 부호 5816에 지시되어 있는 바와 같이 환자의 호흡기계, 또는 도면 부호 5818에 지시되어 있는 바와 같이 환자의 CSF-공간을 포함하지만 이들에 한정되는 것은 아닌 임의의 다양한 신체 튜브 트리일 수 있다. 생전자기 신호 감지 디바이스는 도면 부호 5820에 지시되어 있는 바와 같이 자체 추진형 생전자기 신호 감지 디바이스 상에 적어도 부분적으로 위치된 제어 시스템의 제어 하에 신체 튜브 트리 내에서 이동될 수 있고, 또는 대안적으로 이 방법은 도면 부호 5822에 지시되어 있는 바와 같이 원격부의 제어하에서 신체 튜브 트리 내에서 자체 추진형 생전자기 신호 감지 디바이스를 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.
도 92는 도 90에 도시되어 있는 바와 같은 방법의 또 다른 상세를 제공하고 있다. 이 방법은 생전자기 신호 소스의 부근의 목표 부위를 선택하는 단계(단계 5852)와, 목표 부위를 향해 환자의 신체 튜브 트리 내에서 자체 추진형 생전자기 신호 감지 디바이스를 이동시키는 단계(단계 5854)와, 신체 튜브 트리 내의 2개 이상의 분기를 포함하는 분기점이 자체 추진형 생전자기 신호 감지 디바이스에 의해 도달하면 자체 추진형 생전자기 신호 감지 디바이스를 목표 부위를 향해 이어지는 분기에 진입시키는 단계(단계 5856)와, 목표 부위에 도달할 때 자체 추진형 생전자기 신호 감지 디바이스의 이동을 정지시키는 단계(단계 5858)를 포함한다. 다양한 전술된 실시예에서와 같이, 이 방법은 자체 추진형 생전자기 신호 감지 디바이스의 적어도 일부를 팽창시켜 신체 튜브 트리의 벽과의 압력 끼워맞춤을 형성하는 단계(도면 부호 5860에 도시되어 있는 바와 같이)와, 자체 추진형 생전자기 신호 감지 디바이스로부터 접착 물질을 해제하는 단계(도면 부호 5862에 도시되어 있는 바와 같이), 또는 자체 추진형 생전자기 신호 감지 디바이스로부터 적어도 하나의 갈고리 또는 미늘형 구조체를 연장시켜 신체 튜브 트리의 벽과 침투적으로 결합시키는 단계(도면 부호 5864에 도시되어 있는 바와 같이)를 포함하지만 이들에 한정되는 것은 아닌 다양한 방법에 의해 신체 튜브 트리의 벽에 결합하는 단계를 포함할 수 있다. 단계 5854는 환자의 심실 내에(도면 부호 5856에 도시되어 있는 바와 같이), 환자의 뇌 내에(도면 부호 5870에 도시되어 있는 바와 같이), 환자의 척주관 내에(도면 부호 5872에 도시되어 있는 바와 같이), 환자의 위장관 내에(도면 부호 5874에 도시되어 있는 바와 같이), 한자의 비뇨생식계 내에(도면 부호 5876에 도시되어 있는 바와 같이), 또는 환자의 근육 조직 내에(도면 부호 5878에 도시되어 있는 바와 같이) 위치된 목표 부위를 향해 신체 튜브 트리 내에서 자체 추진형 생전자기 신호 감지 디바이스를 이동시키는 단계를 포함할 수 있다. 생전자기 신호 소스의 부근의 목표 부위가 선택될 수 있는데, 예를 들어 신호가 심장으로부터 검출되면 심실 내의 목표 부위가 선택될 수 있고, 뇌 내의 뇌실 또는 혈관 내의 목표 부위가 뇌의 영역으로부터 신호를 검출하기 위해 선택될 수 있는 등이다. 도면 부호 5880에 도시되어 있는 바와 같이, 이 방법은 자체 추진형 생전자기 신호 감지 디바이스 상의 센서에 의해 분기점을 검출하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어 무엇보다도 광학 신호, 음향 신호 및 전자기 신호를 포함하는 다양한 유형의 신호가 분기점의 존재에 대한 정보를 제공할 수 있다.
도 93은 도 20의 방법의 부가의 변형예를 도시하는 흐름도이고, 이 방법은 목표 부위를 향해 환자의 신체 튜브 트리 내에서 자체 추진형 생전자기 신호 감지 디바이스를 이동시키는 단계(단계 5886)와, 목표 부위를 향해 환자의 신체 튜브 트리 내에서 자체 추진형 생전자기 신호 감지 디바이스를 이동시키는 단계(단계 5888)와, 자체 추진형 생전자기 신호 감지 디바이스에 의해 생전자기 신호를 감지하는 단계(단계 5890)를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 이 방법은 자체 추진형 생전자기 신호 감지 디바이스에 의해 복수의 생전자기 신호를 감지하는 단계를 포함하고, 여기서 복수의 생전자기 신호의 각각은 도면 부호 5892에 지시되어 있는 바와 같이 자체 추진형 생전자기 신호 감지 디바이스에 의해 운반된 복수의 전자기 트랜스듀서의 각각의 전자기 트랜스듀서에 의해 감지된다. 이 방법은 또한 목표 부위에 도달할 때 자체 추진형 생전자기 신호 감지 디바이스의 이동을 정지시키는 단계(단계 5894)와, 자체 추진형 생전자기 신호 감지 디바이스의 이동을 재개시키는 단계(단계 5896)를 포함할 수 있다.
본 명세서에 설명되어 있는 바와 같은 방법 및 디바이스의 다른 용례는 심장 자극이다. 도 94는 심장 자극 디바이스를 설치하기 위한 방법의 단계를 도시하고 있다. 이 방법은 도면 부호 5902에서 목표 부위를 향해 환자의 신체 튜브 트리 내에서 자체 추진형 심장 자극 디바이스를 이동시키는 단계와, 신체 튜브 트리 내에 2개 이상의 분기를 포함하는 분기점이 자체 추진형 심장 자극 디바이스에 의해 도달하면 도면 부호 5904에서 자체 추진형 심장 자극 디바이스를 목표 부위를 향해 이어지는 분기에 진입시키는 단계와, 도면 부호 5906에서 목표 부위에 도달할 때 자체 추진형 심장 자극 디바이스의 이동을 정지시키는 단계를 포함할 수 있다.
도 95는 도 94의 방법의 확장예를 도시하고 있고, 이 방법은 환자의 신체 튜브 트리 내로 자체 추진형 심장 자극 디바이스를 도입하는 단계(단계 5952)와, 자극 목표의 부근의 목표 부위를 선택하는 단계(단계 5954)와, 도면 부호 5956에서 목표 부위를 향해 환자의 신체 튜브 트리 내에서 자체 추진형 심장 자극 디바이스를 이동시키는 단계와, 신체 튜브 트리 내에 2개 이상의 분기를 포함하는 분기점이 자체 추진형 심장 자극 디바이스에 의해 도달하면 도면 부호 5958에서 자체 추진형 심장 자극 디바이스를 목표 부위를 향해 이어지는 분기에 진입시키는 단계와, 도면 부호 5960에서 목표 부위에 도달할 때 자체 추진형 심장 자극 디바이스의 이동을 정지시키는 단계를 포함할 수 있다. 자체 추진형 심장 자극 디바이스는 예를 들어 주입에 의해, 또는 카테터로부터 해제됨으로써 단계 5952에서 환자의 신체 튜브 트리 내로 도입될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 신체 튜브 트리는 도면 부호 5964에 지시되어 있는 바와 같이 환자의 혈관계일 수 있고, 도 64에 도시되어 있는 바와 같이 혈관계 내로 도입된(예를 들어, 팔의 정맥을 경유하여) 자체 추진형 심장 자극 디바이스는 심장으로 이동할 수 있고, 여기서 심실 내에 자극을 전달하는데 사용될 수 있다. 자체 추진형 심장 자극 디바이스는 도면 부호 5966에 지시되어 있는 바와 같이 전자기 자극 디바이스일 수 있고, 도면 부호 5968에 지시되어 있는 바와 같이 자기 자극 디바이스일 수 있고, 도면 부호 5970에 지시되어 있는 바와 같이 광학 자극 디바이스일 수 있고, 또는 도면 부호 5972에 지시되어 있는 바와 같이 화학 자극 디바이스일 수 있다. 단계 5954에서 언급된 자극 목표는 예를 들어 심장의 특정 영역일 수 있고, 목표 부위는 예를 들어 심장 내의, 심장의 외부의, 또는 심장에 공급하는 혈관 내의 특정 위치일 수 있다. 본 명세서의 다른 부분에 일반적으로 설명되어 있는 바와 같이, 이 방법은 자체 추진형 심장 자극 디바이스 상에 적어도 부분적으로 위치된 제어 시스템의 제어하에서 신체 튜브 트리 내에서 자체 추진형 심장 자극 디바이스를 이동시키는 단계, 또는 원격부의 제어하에서 신체 튜브 트리 내에서 자체 추진형 심장 자극 디바이스를 이동시키는 단계를 포함할 수 있다. 도 95는 2개의 부가의 선택적인 단계를 또한 도시하고 있고, 몇몇 실시예에서 도면 부호 5974에 지시되어 있는 바와 같이, 이 방법은 자체 추진형 심장 자극 디바이스로 하나 이상의 부가의 심장 자극 디바이스를 압박하는 단계를 포함할 수 있고, 반면에 다른 실시예에서는 도면 부호 5976에 지시되어 있는 바와 같이, 이 방법은 자체 추진형 심장 자극 디바이스로 하나 이상의 부가의 심장 자극 디바이스를 잡아당기는 단계를 포함할 수도 있다.
도 94에 개략적으로 도시되어 있는 심장 자극 디바이스를 설치하는 방법의 부가의 변형예가 도 96에 도시되어 있다. 이 방법은 도면 부호 6002에 지시되어 있는 바와 같이 목표 부위 내에 끼워지도록 치수 설정된 자체 추진형 심장 자극 디바이스를 선택하는 단계를 포함할 수 있다. 이는 도면 부호 6004에 지시되어 있는 바와 같이 상이한 크기의 자체 추진형 심장 자극 디바이스의 집합체로부터 자체 추진형 심장 자극 디바이스를 선택함으로써 성취될 수 있다. 대안적으로, 이 방법은 도면 부호 6006에 지시되어 있는 바와 같이, 목표 부위 내에 끼워지도록 자체 추진형 심장 자극 디바이스의 크기를 조정하는 단계를 포함할 수도 있다. 이 방법은 도면 부호 6008에서 목표 부위를 향해 환자의 신체 튜브 트리 내에서 자체 추진형 심장 자극 디바이스를 이동시키는 단계와, 신체 튜브 트리 내에 2개 이상의 분기를 포함하는 분기점이 자체 추진형 심장 자극 디바이스에 의해 도달하면 도면 부호 6010에서 자체 추진형 심장 자극 디바이스를 목표 부위를 향해 이어지는 분기에 진입시키는 단계와, 도면 부호 6012에서 목표 부위에 도달할 때 자체 추진형 심장 자극 디바이스의 이동을 정지시키는 단계를 포함할 수 있다. 이 방법은 도면 부호 6014에서 목표 부위에서 자체 추진형 심장 자극 디바이스를 신체 튜브 트리의 벽에 결합시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 이 방법은 도면 부호 6018에 지시되어 있는 바와 같이 자체 추진형 심장 자극 디바이스 상의 센서에 의해 분기점을 검출하는 단계를 포함할 수도 있다.
이 방법은 도면 부호 6020에 지시되어 있는 바와 같이 자체 추진형 심장 자극 디바이스의 적어도 일부를 팽창시켜 신체 튜브 트리의 벽과 압력 끼워맞춤을 형성시킴으로써, 도면 부호 6022에 지시되어 있는 바와 같이 자체 추진형 심장 자극 디바이스로부터 접착 물질을 해제함으로써, 또는 도면 부호 6024에 지시되어 있는 바와 같이 자체 추진형 심장 자극 디바이스로부터 적어도 하나의 갈고리 또는 미늘형 구조체를 연장시켜 신체 튜브 트리의 벽에 침투적으로 결합함으로써 신체 튜브 트리의 벽에 결합하는 단계를 포함할 수 있다.
당 기술 분야의 숙련자들은 당 기술 분야가 시스템의 양태의 하드웨어 및 소프트웨어 구현 사이에 거의 구별이 없는 점에서 진보되어 있다는 것을 인식할 수 있을 것이고, 하드웨어 또는 소프트웨어의 사용은 일반적으로(그러나, 특정 개념에서 하드웨어와 소프트웨어 사이의 선택이 중요해질 수 있는 점에서 항상 그렇지는 않음) 비용 대 효율 타협을 표현하는 디자인 선택이다. 당 기술 분야의 숙련자들은 본 명세서에 설명되어 있는 프로세스 및/또는 시스템 및/또는 다른 기술이 영향을 받을 수 있는 다양한 매개체(예를 들어, 하드웨어, 소프트웨어 및/또는 소프트웨어)가 존재하고, 바람직한 매개체는 프로세스 및/또는 시스템 및/또는 다른 기술이 전개되는 개념에 따라 변경될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 구현자가 속도 및 정확도가 중요한 것으로 결정하면, 구현자는 주로 하드웨어 및/또는 펌웨어 매개체를 선택할 수 있고, 대안적으로 융통성이 중요하면 구현자는 주로 소프트에어 구현을 선택할 수 있고, 또는 재차 대안적으로 구현자는 하드웨어, 소프트웨어, 및/또는 펌웨어의 소정의 조합을 선택할 수도 있다. 따라서, 본 명세서에 설명되어 있는 프로세스 및/또는 디바이스 및/또는 다른 기술이 영향을 줄 수 있는 다수의 가능한 매개체가 존재하고, 이용될 임의의 매개체는 매개체가 전개될 수 있는 개념 및 구현자의 특정 고려(예를 들어, 속도, 융통성 또는 예측성)에 따른 선택이라는 점에서 그 중 어느 것도 고유하게 우수하지는 않고, 이들은 변경될 수 있다. 당 기술 분야의 숙련자들은 전형적으로 광학적으로 배향된 하드웨어, 소프트웨어 및/또는 펌웨어를 이용할 수 있다는 것을 인식할 수 있을 것이다.
상기 상세한 설명은 블록도, 흐름도 및/또는 예의 사용에 의해 디바이스 및/또는 프로세스의 다양한 실시예를 설명하였다. 이러한 블록도, 흐름도, 및/또는 예가 하나 이상의 기능 및/또는 동작을 포함하는 한, 이러한 블록도, 흐름도, 또는 예 내의 각각의 기능 및/또는 동작은 광범위한 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 실질적으로 이들의 임의의 조합에 의해 개별적으로 또는 집합적으로 구현될 수 있다는 것이 당 기술 분야의 숙련자들에 의해 이해될 수 있을 것이다. 방법 단계들이 본 명세서에서 흐름도 및/또는 예에서 특정 순서로 제시될 수 있지만, 제시된 순서로 수행되는 것에 반드시 한정되는 것은 아니라는 것이 또한 이해될 수 있을 것이다. 예를 들어, 단계들은 동시에 또는 본 명세서에 제시되어 있는 것과는 다른 순서로 수행될 수 있고, 이러한 변형에는 본 명세서의 견지에서 당 기술 분야의 숙련자에게 명백할 것이다. 일 실시예에서, 본 명세서에 설명되어 있는 요지의 다수의 부분은 응용 특정 집적 회로(ASIC), 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(FPGA), 디지털 신호 프로세스(DSP), 또는 다른 집적 포맷을 통해 구현될 수 있다. 그러나, 당 기술 분야의 숙련자들은 본 명세서에 개시되어 있는 실시예의 몇몇 양태가 전체적으로 또는 부분적으로는, 하나 이상의 컴퓨터 상에서 실행되는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램으로서(예를 들어, 하나 이상의 컴퓨터 시스템에서 실행하는 하나 이상의 프로그램으로서), 하나 이상의 프로세서 상에서 실행되는 하나 이상의 프로그램으로서(예를 들어, 하나 이상의 마이크로프로세서 상에서 실행되는 하나 이상의 프로그램으로서), 펌웨어로서, 또는 실질적으로 이들의 임의의 조합으로서 집적 회로에서 동등하게 구현될 수 있고, 소프트웨어 및 펌웨어를 위한 코드의 기록 및/또는 회로의 설계가 본 명세서의 견지에서 당 기술 분야의 숙련자의 숙련 내에서 양호하게 있을 수 있다는 것을 인식할 수 있을 것이다. 게다가, 당 기 술 분야의 숙련자들은 본 명세서에 설명되어 있는 요지의 메커니즘이 다양한 형태의 프로그램 제품으로서 분배될 수 있고, 본 명세서에 설명되어 있는 요지의 예시적인 실시예가 분배를 실제로 수행하는데 사용된 신호 담지 매체의 특정 유형에 무관하게 적용된다는 것을 인식할 수 있을 것이다. 신호 담지 매체의 예는 플로피디스크, 하드디스크 드라이브, 컴팩트 디스크(CD), 디지털 비디오 디스크(DVD), 디지털 테이프, 컴퓨터 메모리 등과 같은 기록 가능형 매체와, 디지털 및/또는 아날로그 통신 매체(예를 들어, 광파이버 케이블, 도파관, 유선 통신 링크, 무선 통신 링크 등)와 같은 전송형 매체를 포함하지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
일반적으로, 당 기술 분야의 숙련자들은 본 명세서에 설명되어 있는 다양한 실시예가 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 실질적으로 이들의 임의의 조합과 같은 광범위한 전기 구성 요소 및 강성체, 스프링 또는 비틀림체, 유압체 및 전자 자기적 작동식 디바이스 또는 실질적으로 이들의 임의의 조합과 같은 기계적 힘 또는 움직임을 부여할 수 있는 광범위한 구성 요소를 갖는 다양한 유형의 전자 기계 시스템에 의해 개별적으로 및/또는 집합적으로 구현될 수 있다는 것을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 본 명세서에 사용될 때, "전자 기계적 시스템"은 트랜스듀서(예를 들어, 액추에이터, 모터, 압전 결정 등)와 작동적으로 결합된 전기 회로, 적어도 하나의 개별 전기 회로를 갖는 전기 회로, 적어도 하나의 집적 회로를 갖는 전기 회로, 적어도 하나의 응용 특정 집적 회로를 갖는 전기 회로, 컴퓨터 프로그램에 의해 구성된 범용 컴퓨팅 디바이스(예를 들어, 적어도 부분적으로는 본 명세서에 설명되어 있는 프로세스 및/또는 디바이스를 수행하는 컴퓨터 프로그램에 의 해 구성된 범용 컴퓨터, 또는 적어도 부분적으로는 본 명세서에 설명되어 있는 프로세스 및/또는 디바이스를 수행하는 컴퓨터 프로그램에 의해 구성된 마이크로프로세서)를 형성하는 전기 회로, 메모리 디바이스(예를 들어, 임의 접근 메모리의 형태)를 형성하는 전기 회로, 통신 디바이스(예를 들어, 모뎀, 통신 스위치, 또는 광학 전기적 설비)를 형성하는 전기 회로, 및 광학 또는 다른 유사체와 같은 임의의 비전기적 유사체를 포함하지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 당 기술 분야의 숙련자들은 본 명세서에 사용될 때 전자 기계적이라는 것이 문맥이 달리 지시하지 않을 때 반드시 전기적 및 기계적 작동의 모두를 갖는 시스템에만 한정될 필요가 있는 것은 아니라는 것을 인식할 수 있을 것이다. 전기 회로의 비전기적 유사체는 유체 회로, 전자 기계 회로, 기계 회로 및 이들의 다양한 조합을 포함할 수 있다.
일반적으로, 당 기술 분야의 숙련자들은 광범위한 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 이들의 임의의 조합에 의해 개별적으로 및/또는 집합적으로 구현될 수 있는 본 명세서에 설명되어 있는 다양한 양태가 다양한 유형의 "전기 회로"로 구성되어 있는 것으로서 고려될 수 있다는 것을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 본 명세서에 사용될 때, "전기 회로"는 적어도 하나의 개별 전기 회로를 갖는 전기 회로, 적어도 하나의 집적 회로를 갖는 전기 회로, 적어도 하나의 응용 특정 집적 회로를 갖는 전기 회로, 컴퓨터 프로그램에 의해 구성된 범용 컴퓨팅 디바이스(예를 들어, 적어도 부분적으로는 본 명세서에 설명되어 있는 프로세스 및/또는 디바이스를 수행하는 컴퓨터 프로그램에 의해 구성된 범용 컴퓨터, 또는 적어도 부분적으로는 본 명세서에 설명되어 있는 프로세스 및/또는 디바이스를 수행하는 컴퓨터 프로 그램에 의해 구성된 마이크로프로세서)를 형성하는 전기 회로, 메모리 디바이스(예를 들어, 임의 접근 메모리의 형태)를 형성하는 전기 회로, 및/또는 통신 디바이스(예를 들어, 모뎀, 통신 스위치, 또는 광학 전기적 설비)를 형성하는 전기 회로를 포함하지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 당 기술 분야의 숙련자들은 본 명세서에 설명되어 있는 요지가 아날로그 또는 디지털 방식으로 또는 이들의 소정의 조합으로 구현될 수 있다는 것을 인식할 수 있을 것이다.
당 기술 분야의 숙련자는 본 명세서에 설명되어 있는 구성 요소(예를 들어, 단계), 디바이스 및 대상물과 이들을 수반하는 설명이 개념적인 명료화를 위해 예로서 사용되었고 다양한 형태의 변형이 당 기술 분야의 숙련 이내에 있다는 것을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 본 명세서에 사용될 때, 설명된 특정 표본 및 수반하는 설명은 이들의 더 일반적인 종류를 대표하도록 의도된 것이다. 일반적으로, 본 명세서에서의 임의의 특정 표본의 사용은 또한 그 종류를 대표하도록 의도된 것이고, 본 명세서의 이러한 특정 구성 요소(예를 들어, 단계), 디바이스 및 대상물의 비포함은 한정이 요구되는 것을 지시하는 것으로서 취해져서는 안된다.
본 명세서에서의 실질적으로 임의의 복수의 및/또는 단수의 용어의 사용에 대해, 당 기술 분야의 숙련자들은 개념 및/또는 용례에 적합한 바와 같이 복수로부터 단수로 및/또는 단수로부터 복수로 변형시킬 수 있을 것이다. 다양한 단수/복수 형태의 치환은 명료화를 위해 본 명세서에 표현적으로 설명되지는 않는다.
본 명세서에 설명되어 있는 요지는 때때로 상이한 다른 구성 요소 내에 포함되거나 또는 그와 연관된 상이한 구성 요소를 예시한다. 이러한 설명되어 있는 구 성은 단지 예시적인 것이고, 동일한 기능성을 성취하는 다수의 다른 구성이 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 개념적인 의미로, 동일한 기능성을 성취하기 위한 구성 요소의 임의의 배열은 효과적으로 "관련"되어 원하는 기능성이 성취되게 한다. 따라서, 특정 기능성을 성취하기 위해 조합된 본 명세서의 임의의 2개의 구성 요소는 서로 "관련"되어 있어 원하는 기능성이 구성 또는 중간 구성 요소에 무관하게 성취된다는 것을 알 수 있다. 마찬가지로, 이와 같이 관련된 임의의 2개의 구성 요소는 원하는 기능성을 성취하기 위해 서로에 대해 "작동적으로 연결"되거나 "작동적으로 결합"되어 있는 것으로서 또한 고려될 수 있고, 관련될 수 있는 임의의 2개의 구성 요소는 원하는 기능성을 성취하기 위해 서로 "작동적으로 결합 가능한" 것으로서 또한 고려될 수 있다. 작동적으로 결합 가능한 것의 특정 예는 물리적으로 정합 가능한 및/또는 물리적으로 상호 작용하는 구성 요소 및/또는 무선 방식으로 상호 작용 가능한 및/또는 무선 방식으로 상호 작용하는 구성 요소 및/또는 논리적으로 상호 작용하는 및/또는 논리적으로 상호 작용 가능한 구성 요소를 포함하지만 이들에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 설명되어 있는 본 발명의 요지의 특정 양태가 도시되어 설명되었지만, 본 명세서의 교시에 기초하여 변경 및 변형이 본 명세서에 설명되어 있는 요지로부터 벗어나지 않고 이루어질 수 있고, 따라서 그 광범위한 양태에서 첨부된 청구범위는 본 명세서에 설명되어 있는 요지의 사상 및 범주 내에 있는 바와 같은 모든 이러한 변경 및 변형을 그 범주 내에 포함하는 것이라는 것이 당 기술 분야의 숙련자들에게 명백할 것이다. 더욱이, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 규정된 다는 것이 이해되어야 한다. 일반적으로, 본 명세서, 특히 첨부된 청구범위(예를 들어, 첨부된 청구범위의 본문)에 사용된 용어는 일반적으로 "개방" 용어로서 의도된다(예를 들어, 용어 "포함하는"은 "포함하지만 이에 한정되는 것은 아닌"으로서 해석되어야 하고, 용어 "갖는"은 "적어도 갖는"으로서 해석되어야 하고, 용어 "포함한다"는 "포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다" 등으로서 해석되어야 함)는 것이 당 기술 분야의 숙련자들에 의해 이해될 수 있을 것이다. 특정 수의 도입된 청구항 상술이 의도되면, 이러한 의도는 청구항에서 명시적으로 인용되고 이러한 인용이 없으면 어떠한 이러한 의도도 존재하지 않는다는 것이 당 기술 분야의 숙련자들에 의해 더 이해될 수 있을 것이다. 예를 들어, 이해의 보조로서, 이하의 첨부된 청구범위는 청구항 상술을 도입하기 위해 도입 구문 "적어도 하나" 및 "하나 이상"의 사용을 포함할 수 있다. 그러나, 이러한 구문의 사용은 단수 표현에 의한 청구항 상술의 도입은, 동일한 청구항이 도입 구문 "하나 이상" 또는 "적어도 하나" 및 단수 형태를 나타내는 용어(예를 들어, 단수 형태 용어는 전형적으로 "적어도 하나" 또는 "하나 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 함)를 포함할 때에도 이러한 도입된 청구항 상술을 포함하는 임의의 특정 청구항을 단지 하나의 이러한 상술만을 한정하는 발명에 한정하는 것을 암시하는 것으로 해석되어서는 안되며, 이는 청구항 상술을 도입하기 위해 사용된 '상기'와 같은 용어의 사용에 대해서도 해당된다. 게다가, 특정 수의 도입 청구항 상술이 명시적으로 상술되더라도, 당 기술 분야의 숙련자들은 이러한 상술이 전형적으로 적어도 상술된 수를 의미하는 것으로 해석된다는 것을 인식할 수 있을 것이다(예를 들어, 다른 수식어구가 없는 "2 개의 상술"의 있는 그대로의 상술은 전형적으로 적어도 2개의 상술, 또는 2개 이상의 상술을 의미함). 더욱이, "A, B 및 C 중 적어도 하나" 등과 유사한 관례가 사용되는 상황에서, 일반적으로 이러한 구조는 관례를 이해할 수 있는 당 기술 분야의 숙련자의 상식 내에서 의도된다(예를 들어, "A, B 및 C 중 적어도 하나를 갖는 시스템"은 A만, B만, C만, A 및 B를 함께, A 및 C를 함께, B 및 C를 함께, 및/또는 A, B 및 C를 모두 갖는 시스템을 포함하지만 이들에 한정되는 것은 아님). "A, B 또는 C 중 적어도 하나"와 유사한 관례가 사용되는 경우에는, 일반적으로 이러한 구조는 관례를 이해할 수 있는 당 기술 분야의 숙련자의 상식 내에서 의도된다(예를 들어, "A, B 또는 C 중 적어도 하나를 갖는 시스템"은 A만, B만, C만, A 및 B를 함께, A 및 C를 함께, B 및 C를 함께, 및/또는 A, B 및 C를 모두 갖는 시스템을 포함하지만 이들에 한정되는 것은 아님). 실질적으로 2개 이상의 교대의 용어를 제시하는 임의의 분리된 단어 및/또는 구문은 상세한 설명, 청구범위 또는 도면에서간에 용어 중 하나, 용어 중 어느 하나 또는 용어의 모두를 포함하는 가능성을 고려하는 것으로 이해되어야 한다는 것이 당 기술 분야의 숙련자들에 의해 더 이해될 수 있을 것이다. 예를 들어, 구문 "A 또는 B"는 "A" 또는 "B" 또는 "A 및 B"의 가능성을 포함하는 것으로 이해될 수 있을 것이다.
다양한 양태 및 실시예가 본 명세서에 개시되었지만, 다른 양태 및 실시예가 당 기술 분야의 숙련자들에게 명백할 것이다. 본 명세서에 개시되어 있는 다양한 양태 및 실시예는 예시를 위한 것이고 한정으로 의도된 것은 아니며, 진정한 범주 및 사상은 이하의 청구범위에 의해 지시되어 있다.
Claims (53)
- 생전자기 인터페이스 시스템으로서,적어도 하나의 생전자기 인터페이스 디바이스; 및환자의 신체 튜브 트리를 통해 이동하고, 목표 부위를 향해 환자의 신체 튜브 트리를 통해 적어도 하나의 생전자기 인터페이스 디바이스를 이동시키고, 상기 목표 부위에서 적어도 하나의 생전자기 인터페이스 디바이스의 도달을 검출하며, 상기 목표 부위에 적어도 하나의 생전자기 인터페이스 디바이스를 남겨둔 채로 상기 목표 부위로부터 떨어지게 이동하도록 구성되는 자체 추진형 루멘 이동 디바이스를 포함하는 생전자기 인터페이스 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 자체 추진형 루멘 이동 디바이스는 적어도 하나의 생전자기 인터페이스 디바이스를 밀음으로써 목표 부위를 향해 환자의 신체 튜브 트리를 통해 적어도 하나의 생전자기 인터페이스 디바이스를 이동시키도록 구성되는 것인 생전자기 인터페이스 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 자체 추진형 루멘 이동 디바이스는 적어도 하나의 생전자기 인터페이스 디바이스를 잡아당김으로써 목표 부위를 향해 환자의 신체 튜브 트리를 통해 적어도 하나의 생전자기 인터페이스 디바이스를 이동시키도록 구성되는 것인 생전자기 인터페이스 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 자체 추진형 루멘 이동 디바이스는 목표 부위를 향해 환자의 신체 튜브 트리를 통해 복수의 생전자기 인터페이스 디바이스를 이동시키도록 구성되는 것인 생전자기 인터페이스 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 생전자기 인터페이스 디바이스는 상기 자체 추진형 루멘 이동 디바이스에 부착될 수 있고, 상기 자체 추진형 루멘 이동 디바이스로부터 해제될 수 있으며, 목표 부위에서 신체 튜브 트리의 벽에 결합될 수 있는 것인 생전자기 인터페이스 시스템.
- 생전자기 인터페이스 시스템으로서,신체 튜브 트리 내의 복수의 목표 부위로 이동되도록 적어도 하나의 도입 부위를 경유하여 환자의 신체 튜브 트리 내로 도입되는 복수의 생전자기 인터페이스 디바이스를 포함하고,상기 생전자기 인터페이스 디바이스는,목표 조직으로부터 감지된 생전자기 신호를 표현하는 출력 신호를 발생시키는 것 및 상기 목표 조직으로 전자기 자극을 전달하는 것 중 적어도 하나를 위해 구성된 적어도 하나의 전자기 트랜스듀서, 및상기 전자기 트랜스듀서로부터 출력 신호를 처리할 수 있는 신호 처리부 및 상기 전자기 트랜스듀서에 의한 목표 조직으로의 전달을 위해 전자기 자극을 발생시킬 수 있는 자극 소스 중 적어도 하나를 포함하는 것이며,상기 복수의 목표 부위의 적어도 일부는 적어도 하나의 목표 조직의 부근에 위치되는 것인 생전자기 인터페이스 시스템.
- 제6항에 있어서, 상기 복수의 생전자기 인터페이스 디바이스는 상기 적어도 하나의 도입 부위를 경유하여 실질적으로 동시에 상기 신체 튜브 트리 내로 도입되는 것인 생전자기 인터페이스 시스템.
- 제6항에 있어서, 상기 복수의 생전자기 인터페이스 디바이스는 상기 적어도 하나의 도입 부위를 경유하여 뱃치(batch)식으로 상기 신체 튜브 트리 내로 도입되는 것인 생전자기 인터페이스 시스템.
- 제6항에 있어서, 상기 복수의 생전자기 인터페이스 디바이스는 상기 적어도 하나의 도입 부위를 경유하여 순차적으로 상기 신체 튜브 트리 내로 도입되는 것인 생전자기 인터페이스 시스템.
- 제6항에 있어서, 상기 복수의 목표 부위는 상기 목표 조직 둘레에 공간적으로 분포되는 것인 생전자기 인터페이스 시스템.
- 제6항에 있어서, 상기 복수의 목표 부위는 상기 목표 조직 전체에 걸쳐 공간적으로 분포되는 것인 생전자기 인터페이스 시스템.
- 제6항에 있어서, 상기 복수의 생전자기 인터페이스 디바이스는 생전자기 인터페이스 디바이스의 연결된 그룹으로서 상기 적어도 하나의 도입 부위를 경유하여 환자의 신체 튜브 트리 내로 도입되는 것인 생전자기 인터페이스 시스템.
- 제6항에 있어서, 상기 복수의 생전자기 인터페이스 디바이스의 적어도 일부는 그 자신의 전력 하에서 상기 신체 튜브 트리 내에서 이동하고, 자체 추진형 디바이스를 포함하는 것인 생전자기 인터페이스 시스템.
- 제6항에 있어서, 복수의 생전자기 인터페이스 디바이스의 적어도 일부는 적어도 하나의 카테터에 부착된 신체 튜브 트리를 통해 이동함으로써 상기 신체 튜브 트리 내에서 이동하는 것인 생전자기 인터페이스 시스템.
- 제6항에 있어서, 상기 목표 조직은, 환자의 심장의 적어도 일부, 신경계의 적어도 일부, 근육의 적어도 일부, 비뇨생식기관의 적어도 일부, 또는 위장관의 적어도 일부 중 적어도 하나를 포함하는 것인 생전자기 인터페이스 시스템.
- 제6항에 있어서, 상기 복수의 생전자기 인터페이스 디바이스의 적어도 일부의 각각은 각각의 목표 부위에 인접하게 정지하여, 각각의 목표 부위에 인접한 신체 튜브 트리의 벽에 결합하는 것인 생전자기 인터페이스 시스템.
- 제1항 또는 제6항에 있어서, 상기 신체 튜브 트리는, 환자의 심장 혈관계, 환자의 호흡기계, 환자의 CSF-공간, 환자의 비뇨기계관, 또는 환자의 위장관으로부터 선택되는 것인 생전자기 인터페이스 시스템.
- 제6항에 있어서, 상기 복수의 목표 부위의 적어도 일부는 해부학적 정보에 기초하여 선택되는 것인 생전자기 인터페이스 시스템.
- 제6항에 있어서, 상기 복수의 목표 부위의 적어도 일부는 하나 이상의 생리학적 파라미터의 측정에 기초하여 선택되는 것인 생전자기 인터페이스 시스템.
- 제19항에 있어서, 상기 하나 이상의 생리학적 파라미터는 신경계의 선택된 영역의 신호 특징을 포함하는 것인 생전자기 인터페이스 시스템.
- 제19항에 있어서, 상기 하나 이상의 생리학적 파라미터는 심장의 선택된 영역의 신호 특징을 포함하는 것인 생전자기 인터페이스 시스템.
- 제19항에 있어서, 상기 하나 이상의 생리학적 파라미터는 하나 이상의 생전자기 인터페이스 디바이스의 적어도 일부와 자극 목표 사이의 양호한 신호 변환 경로를 지시하는 신호-대-노이즈 비를 포함하는 것인 생전자기 인터페이스 시스템.
- 제6항에 있어서, 상기 하나 이상의 생전자기 인터페이스 디바이스의 적어도 일부는 자극 목표에 전자기 자극을 전달하는 것인 생전자기 인터페이스 시스템.
- 제23항에 있어서, 상기 하나 이상의 생전자기 인터페이스 디바이스의 적어도 일부는 자극 목표 또는 그와 관련된 적어도 하나의 영역으로부터 신호를 검출하고, 상기 자극 목표 또는 그와 관련된 적어도 하나의 영역으로부터의 상기 신호에 응답하여 자극 목표에 전자기 자극을 전달하는 것이며,상기 신호는, 생전기 신호, 생자기 신호, 생화학 신호, 또는 생물리학 신호 중 적어도 하나를 포함하는 것인 생전자기 인터페이스 시스템.
- 제23항에 있어서, 상기 생전자기 인터페이스 디바이스의 적어도 일부는 원격 제어 신호를 검출하고 상기 신호에 응답하여 자극 목표에 전자기 자극을 전달하는 것인 생전자기 인터페이스 시스템.
- 제23항에 있어서, 상기 생전자기 인터페이스 디바이스의 적어도 일부는 미리 프로그램된 자극 패턴에 기초하여 자극 목표에 전자기 자극을 전달하는 것인 생전자기 인터페이스 시스템.
- 제23항에 있어서,(ⅰ) 복수의 생전자기 인터페이스 디바이스의 적어도 일부의 작동 기록을 저장하는 것;(ⅱ) 상기 복수의 생전자기 인터페이스 디바이스의 적어도 일부의 활동도 표현을 전송하는 것; 또는(ⅲ) 상기 복수의 생전자기 인터페이스 디바이스의 적어도 일부의 상태에 관한 정보를 전송하는 것중 적어도 하나를 수행하는 수단을 더 포함하는 생전자기 인터페이스 시스템.
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