KR101810763B1 - Neural Controlling Apparatus and Method using Surface Plasmon Resonance of Nano Particle - Google Patents

Neural Controlling Apparatus and Method using Surface Plasmon Resonance of Nano Particle Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 나노 파티클의 표면 플라즈몬 공명 현상을 이용한 신경 제어 방법은, 파티클 제공부를 이용하여 신경에 나노 파티클(nano particle)을 제공하여 신경에 나노 파티클을 포지셔닝(positioning)시키는, 파티클 포지셔닝 단계; 및 광원을 이용하여 상기 나노 파티클의 선택적 표면 플라즈몬(Plasmon) 공명을 유도하는 빛을 제공하여 상기 나노 파티클을 선택적으로 가열함으로써 상기 나노 파티클에 대응되는 신경에 자극이 발생되도록 하는, 신경 제어 단계;를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 빛을 이용하여 신경을 자극하되 신경에 특정 파장에 반응하는 나노 파티클을 포지셔닝시킨 후 특정된 목표 신경만을 국소적으로 가열함으로써 신경 손상의 발생을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 신경 제어의 정확성을 향상시킬 수 있다.The nerve control method using the surface plasmon resonance phenomenon of a nanoparticle according to an embodiment of the present invention includes a method of providing a particle positioning unit for positioning a nano particle on a nerve by providing a nano particle to a nerve using a particle providing unit, step; And a nerve control step of generating light by inducing selective surface plasmon resonance of the nanoparticles by using a light source to selectively stimulate the nanoparticles to generate a stimulus in the nerve corresponding to the nanoparticle . According to the embodiment of the present invention, it is possible to prevent the occurrence of nerve damage by locally heating the specified target nerve only after stimulating the nerve using light and positioning the nanoparticle responsive to a specific wavelength in the nerve The accuracy of the nerve control can be improved.

Description

나노 파티클의 표면 플라즈몬 공명 현상을 이용한 신경 제어 장치 및 방법{Neural Controlling Apparatus and Method using Surface Plasmon Resonance of Nano Particle}Technical Field [0001] The present invention relates to a nerve control apparatus and method using a surface plasmon resonance phenomenon of a nanoparticle,

나노 파티클의 표면 플라즈몬 공명 현상을 이용한 신경 제어 장치 및 방법이 개시된다. 보다 상세하게는, 신경에 특정 파장에 반응하는 나노 파티클을 포지셔닝시킨 후 특정된 목표 신경만을 국소적으로 가열하여 자극시키는, 나노 파티클의 표면 플라즈몬 공명 현상을 이용한 신경 제어 장치 및 방법이 개시된다.A nerve control apparatus and method using a surface plasmon resonance phenomenon of a nanoparticle are disclosed. More particularly, the present invention discloses a neuron control device and method using nanoparticle surface plasmon resonance phenomenon in which nanoparticles responsive to a specific wavelength are positioned in the nerve, and then only a specified target nerve is locally heated and stimulated.

신경을 자극하여 신경을 치료하는 치료 방식이 활용되고 있다. 예를 들면, 소리를 듣는 데 이상을 느끼는 환자의 청각 신경에 전기적 자극을 줌으로써 손상되거나 상실된 청각세포 기능을 대신하는 소리 정보를 전달해주는 인공와우(Cochlear implant)가 사용되고 있다. 아울러, 시각 장애인에게 레티나 임플란트(Retina implant)라는 전기적 자극을 이용한 신경 치료 방식이 적용될 수 있고, 파킨슨 병 환자에게 심 뇌 자극(Deep brain stimulation)이라는 전기적 자극을 이용한 신경 치료 방식이 적용될 수 있다. Therapeutic methods of treating nerves by stimulating nerves are being utilized. Cochlear implants, for example, are used to deliver sound information in place of damaged or lost auditory cell functions by providing electrical stimulation to the auditory nerve of a patient who feels overheated. In addition, neuropathy using electrical stimulation called retina implants can be applied to the blind, and neuropathy using electrical stimulation called Deep brain stimulation can be applied to patients with Parkinson's disease.

전기적 자극이 적용되는 세포 자극기에 대해서는 예를 들면 대한민국특허 출원번허 10-2014-0015450호(발명의 명칭: 광전자 세포 자극기) 등에 공지되어 있다.A cell stimulator to which electrical stimulation is applied is known, for example, in Korean Patent Application No. 10-2014-0015450 (entitled "Optoelectronic Cell Stimulator").

그런데 이러한 전기적 자극을 이용한 신경 치료 방식에 있어서는, 전하가 3차원적으로 퍼짐으로써 신경의 어느 한 영역만 자극하기가 어려운 한계가 있을 뿐만 아니라 굉장히 침습적이라는 문제도 있다.However, in the neural therapy method using the electric stimulation, there is a problem that it is difficult to stimulate only one region of the nerve by spreading the charge in three dimensions, and there is also a problem that it is very invasive.

이에, 치료하고자 하는 신경에다가 빛을 조사하여 그 주변에 열을 발생시켜 티슈를 뜨겁게 하는 빛 자극 방법이 개발되어 사용되고도 있다. 신경을 뜨겁게 하면 신경이 활성화됨으로써 신경이 자극되는 방법이 적용되는 것이다.Accordingly, there has been developed a light stimulation method that irradiates light to the nerve to be treated and generates heat around the light to heat the tissue. If the nerve is hot, the nerve is activated and the nerve is stimulated.

그런데, 이러한 빛 자극 방법의 경우, 적외선 레이저로부터 발산된 빛으로 인해 발생되는 열을 이용하는 것이기 때문에 과한 에너지가 가해지는 경우 열로 인한 신경 손상이 발생될 수 있다.However, in the case of such a light stimulation method, heat generated due to light emitted from an infrared laser is utilized, so that nerve damage due to heat may occur when excessive energy is applied.

이에, 신경 제어를 하되 원하는 신경에 한해서만 자극을 수행할 수 있는 새로운 신경 제어 방법의 개발이 요구되는 실정이다.Therefore, it is required to develop a new neural control method that can perform stimulation only for a desired nerve while performing nerve control.

본 발명의 실시예에 따른 목적은, 빛을 이용하여 신경을 자극하되 신경에 특정 파장에 반응하는 나노 파티클을 포지셔닝시킨 후 특정된 목표 신경만을 국소적으로 가열함으로써 신경 손상의 발생을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 신경 제어의 정확성을 향상시킬 수 있는, 나노 파티클의 표면 플라즈몬 공명 현상을 이용한 신경 제어 장치 및 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method and a device for preventing the occurrence of nerve damage by locally heating a specified target nerve after positioning nanoparticles that stimulate the nerve using light and respond to a specific wavelength It is another object of the present invention to provide an apparatus and method for controlling a nerve particle using a surface plasmon resonance phenomenon of nanoparticles, which can improve the accuracy of nerve control.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 다른 목적은, 비침습적인 방법에 의해 신경을 자극하는 것이기 때문에 예를 들면 퇴행성 뇌신경 질환을 갖고 있는 환자뿐만 아니라 말초신경계에 이상이 있는 환자를 비롯하여 신경계 이상 환자에게 널리 적용할 수 있는, 나노 파티클의 표면 플라즈몬 공명 현상을 이용한 신경 제어 장치 및 방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to stimulate nerves by a non-invasive method, and therefore, it is possible to provide a method of treating a nervous system disorder such as a patient having degenerative brain disease, And to provide a nerve control apparatus and method using surface plasmon resonance phenomenon of nanoparticles which can be widely applied.

본 발명의 실시예에 따른 나노 파티클의 표면 플라즈몬 공명 현상을 이용한 신경 제어 방법은, 파티클 제공부를 이용하여 신경에 나노 파티클(nano particle)을 제공하여 신경에 나노 파티클을 포지셔닝(positioning)시키는, 파티클 포지셔닝 단계; 및 광원을 이용하여 상기 나노 파티클의 선택적 표면 플라즈몬(Plasmon) 공명을 유도하는 빛을 제공하여 상기 나노 파티클을 선택적으로 가열함으로써 상기 나노 파티클에 대응되는 신경에 자극이 발생되도록 하는, 신경 제어 단계;를 포함할 수 있으며, 이러한 구성에 의해서, 빛을 이용하여 신경을 자극하되 신경에 특정 파장에 반응하는 나노 파티클을 포지셔닝시킨 후 특정된 목표 신경만을 국소적으로 가열함으로써 신경 손상의 발생을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 신경 제어의 정확성을 향상시킬 수 있다.The nerve control method using the surface plasmon resonance phenomenon of a nanoparticle according to an embodiment of the present invention includes a method of providing a particle positioning unit for positioning a nano particle on a nerve by providing a nano particle to a nerve using a particle providing unit, step; And a nerve control step of generating light by inducing selective surface plasmon resonance of the nanoparticles by using a light source to selectively stimulate the nanoparticles to generate a stimulus in the nerve corresponding to the nanoparticle By such a configuration, it is possible to prevent the occurrence of nerve damage by locally heating only the specified target nerve after positioning the nanoparticle that stimulates the nerve using light and responds to a specific wavelength in the nerve In addition, the accuracy of neural control can be improved.

일측에 따르면, 상기 파티클 포지셔닝 단계 시, 상기 파티클 제공부를 이용하여 다양한 크기 및 형태를 갖는 상기 나노 파티클을 제공할 수 있다. According to one aspect, in the particle positioning step, the particle provider may be used to provide the nanoparticles having various sizes and shapes.

일측에 따르면, 상기 신경 제어 단계 시, 상기 나노 파티클 중 특정의 나노 파티클이 반응할 수 있도록 상기 특정의 나노 파티클에 반응하는 파장의 빛을 제공하여 상기 신경을 자극할 수 있다. According to one aspect of the present invention, in the nerve control step, the nerve particle can be stimulated by providing light of a wavelength responsive to the specific nanoparticle so that specific nanoparticles of the nanoparticle can react.

일측에 따르면, 상기 파티클 포지셔닝 단계 시, 상기 파티클 제공부를 이용하여 상기 나노 파티클을 상기 신경의 표면에 포지셔닝시킬 수 있다.According to one aspect, in the particle positioning step, the particle provider may be used to position the nanoparticle on the surface of the nerve.

일측에 따르면, 상기 파티클 포지셔닝 단계 시, 상기 신경의 표면에 위치되는 상기 나노 파티클에는 세포 특이적으로 붙는 항체가 부착되어 상기 광원으로부터 제공되는 빛 중 상기 항체에 대응되는 파장의 빛이 제공되도록 할 수 있다. According to one aspect of the present invention, in the particle positioning step, the nanoparticle positioned on the surface of the nerve may be attached with a cell-specific antibody to provide light of a wavelength corresponding to the antibody in the light provided from the light source have.

일측에 따르면, 상기 파티클 포지셔닝 단계 시, 상기 파티클 제공부를 이용하여 상기 나노 파티클을 상기 신경에 인접한 공간에 포지셔닝시킬 수 있다.According to one aspect, in the particle positioning step, the particle provider can be used to position the nanoparticle in a space adjacent to the nerve.

일측에 따르면, 상기 신경 제어 방법은 뇌의 신경세포, 말초신경계의 신경세포에 적용 가능하며, 저주파 근자극기에 적용 가능하다.According to one aspect, the neural control method is applicable to nerve cells of the brain and peripheral nervous system, and is applicable to a low frequency muscle stimulator.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 나노 파티클의 표면 플라즈몬 공명 현상을 이용한 신경 제어 장치는, 신경에 나노 파티클을 제공하여 신경에 나노 파티클을 포지셔닝시키는 파티클 제공부; 및 상기 파티클 제공부와 광섬유로 연결되며, 상기 광섬유를 통해 상기 나노 파티클의 선택적 표면 플라즈몬 공명을 유도하는 빛을 제공하여 상기 신경에 포지셔닝되는 상기 나노 파티클을 국소적으로 가열시켜 특정된 상기 신경을 자극하는 광원;을 포함할 수 있다. Meanwhile, a neural control device using a surface plasmon resonance phenomenon of a nanoparticle according to an embodiment of the present invention includes a particle providing unit for providing nanoparticles to a nerve to position nanoparticles on the nerve; And an optical fiber coupled to the particle providing unit, wherein the nanoparticle positioned on the nerve is locally heated by providing light that induces selective surface plasmon resonance of the nanoparticle through the optical fiber, And a light source for emitting light.

일측에 따르면, 상기 파티클 제공부는 상기 광섬유의 단부에 위치되며, 상기 파티클 제공부는 내측에 공간을 갖는 생분해성의 폴리머를 포함하여 상기 공간에 상기 나노 파티클들이 위치되며, 상기 광원으로부터 상기 광섬유를 거친 빛이 상기 나노 파티클을 상기 신경에 제공하도록 하여 상기 신경에 대한 상기 나노 파티클의 포지셔닝 및 상기 나노 파티클의 가열로 인한 상기 신경의 자극이 이루어질 수 있다. According to one aspect of the present invention, the particle providing unit is disposed at an end of the optical fiber, and the particle providing unit includes a biodegradable polymer having a space inside, and the nanoparticles are positioned in the space, and light passing through the optical fiber from the light source The nanoparticle may be provided to the nerve to position the nanoparticle to the nerve and to stimulate the nerve by heating the nanoparticle.

일측에 따르면, 상기 파티클 제공부는 다양한 크기 및 형태를 갖는 상기 나노 파티클을 제공할 수 있다.According to one aspect, the particle provider can provide the nanoparticles having various sizes and shapes.

일측에 따르면, 상기 파티클 제공부는 상기 나노 파티클을 제공하여 상기 신경의 표면에 부착시키거나 상기 나노 파티클을 상기 신경에 인접한 공간에 포지셔닝시킬 수 있다.According to one aspect, the particle provider may provide the nanoparticle to attach to the surface of the nerve, or position the nanoparticle in a space adjacent to the nerve.

일측에 따르면, 상기 파티클 제공부에 의해 상기 신경의 표면에 부착되는 상기 나노 파티클에는 세포 특이적으로 붙는 항체가 부착되어 상기 광원으로부터 제공되는 빛 중 상기 항체에 대응되는 파장의 빛이 제공되도록 할 수 있다. According to one aspect of the present invention, the nanoparticle attached to the surface of the nerve by the particle supply may be attached with a cell-specific antibody to provide light of a wavelength corresponding to the antibody in the light provided from the light source have.

본 발명의 실시예에 따르면, 빛을 이용하여 신경을 자극하되 신경에 특정 파장에 반응하는 나노 파티클을 포지셔닝시킨 후 특정된 목표 신경만을 국소적으로 가열함으로써 신경 손상의 발생을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 신경 제어의 정확성을 향상시킬 수 있다.According to the embodiment of the present invention, it is possible to prevent the occurrence of nerve damage by locally heating the specified target nerve only after stimulating the nerve using light and positioning the nanoparticle responsive to a specific wavelength in the nerve The accuracy of the nerve control can be improved.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 비침습적인 방법에 의해 신경을 자극하는 것이기 때문에 예를 들면 퇴행성 뇌신경 질환을 갖고 있는 환자뿐만 아니라 말초신경계에 이상이 있는 환자를 비롯하여 신경계 이상 환자에게 널리 적용할 수 있다.In addition, according to the embodiment of the present invention, since the nerve stimulation is performed by a noninvasive method, it is widely applied to patients having neurodegenerative disorders including patients having degenerative brain diseases as well as patients having peripheral nerve disorders .

아울러, 본 발명의 실시예에 따르면, 신경을 선택적으로 자극하는 것이기 때문에 복잡한 뇌신경망 회로 파악과 같은 연구 분야에 큰 도움을 줄 수도 있다In addition, according to the embodiment of the present invention, since it selectively stimulates the nerve, it can greatly contribute to the field of research such as grasping a complex brain neural network circuit

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 제어 방법의 순서도이다.
도 2는 도 1에 있어서 신경의 표면에 나노 파티클이 부착된 상태에서 빛이 조사되는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 도 2에 도시된 나노 파티클에 항체가 부착된 상태를 개략적으로 도시한 도면들이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 제어 장치 중 일부가 뇌에 인접하게 위치된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 신경 제어 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a flowchart of a neural control method according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a view schematically showing a state in which light is irradiated in the state where nanoparticles are attached to the surface of the nerve in Fig. 1. Fig.
FIGS. 3A and 3B are views schematically showing a state where an antibody is attached to the nanoparticles shown in FIG. 2. FIG.
FIG. 4 is a view schematically showing a state in which a part of the neural control device according to an embodiment of the present invention is positioned adjacent to the brain.
FIG. 5 is a view schematically showing the nerve control apparatus shown in FIG.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 적용에 관하여 상세히 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 태양(aspects) 중 하나이며, 하기의 기술(description)은 본 발명에 대한 상세한 기술(detailed description)의 일부를 이룬다. Hereinafter, configurations and applications according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The following description is one of many aspects of the claimed invention and the following description forms part of a detailed description of the present invention.

다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail for the sake of clarity and conciseness.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 제어 방법의 순서도이고, 도 2는 도 1에 있어서 신경의 표면에 나노 파티클이 부착된 상태에서 빛이 조사되는 상태를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3a 및 도 3b는 도 2에 도시된 나노 파티클에 항체가 부착된 상태를 개략적으로 도시한 도면들이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 제어 장치 중 일부가 뇌에 인접하게 위치된 상태를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 5는 도 4에 도시된 신경 제어 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.FIG. 1 is a flowchart of a nerve control method according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a view schematically showing a state in which light is irradiated in a state where nanoparticles are attached to the surface of a nerve in FIG. 3A and 3B are views schematically showing a state where an antibody is attached to the nanoparticles shown in FIG. 2. FIG. 4 is a view illustrating a state where a part of the neural control device according to an embodiment of the present invention is positioned adjacent to the brain FIG. 5 is a view schematically showing the nerve control apparatus shown in FIG. 4. FIG.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 파티클의 표면 플라즈몬 공명 현상을 이용한 신경 제어 방법은, 파티클 제공부(110, 도 4 참조)를 이용하여 신경(101)에 나노 파티클(P)을 제공하여 신경(101)에 나노 파티클(P)을 포지셔닝(positioning)시키는 파티클 포지셔닝 단계(S100)와, 광원(130)을 이용하여 나노 파티클(P)에 선택적으로 빛(103)을 조사하여 신경(101)을 자극시키는, 즉 제어하는 신경 제어 단계(S200)를 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2, a method for controlling a nerve particle using a surface plasmon resonance phenomenon of a nanoparticle according to an embodiment of the present invention includes: A particle positioning step S100 for providing a particle P to position the nanoparticle P on the nerve 101 and a particle positioning step S100 for selectively providing light 103 to the nanoparticle P using the light source 130. [ And controlling the nerve 101 to stimulate or control the nerve 101 (step S200).

이러한 구성에 의해서, 신경(101)에 위치된 나노 파티클(P)의 선택적 표면 플라즈몬(Plasmon) 공명을 통해 나노 파티클(P)을 선택적으로 가열함으로써 특정의 목표 신경(101)만을 자극할 수 있다.With this configuration, only the specific target nerve 101 can be stimulated by selectively heating the nanoparticles P through selective surface plasmon resonance of the nanoparticles P located in the nerve 101.

각각의 단계에 대해 설명하면, 먼저 본 실시예의 파티클 포지셔닝 단계(S100) 시, 파티클 제공부(110)를 이용하여 다양한 크기 및 형태를 갖는 나노 파티클(P)을 제공할 수 있다(다만, 도 2에서는 동일 크기 및 형태의 나노 파티클(P)이 제공된 경우에 대해서 도시하였음). 나노 파티클(P)을 그 형태 및 크기에 따라 또는 재질에 따라 광원(130)으로부터 제공되는 빛의 파장에 대해 선택적으로 반응할 수 있다. 예를 들면 광원(130)으로부터 제공되는 빛에 어느 파장이 포함된 경우, 그 파장에 대해 나노 파티클(P) 중 일부의 나노 파티클(P)만이 반응함으로써 가열될 수 있으며 이를 통해 나노 파티클(P)에 대응되는 신경(101)만이 국소적으로 자극될 수 있는 것이다. In the particle positioning step S100 of the present embodiment, the particle supply unit 110 can be used to provide the nanoparticles P having various sizes and shapes (see FIG. 2 In which the same size and shape of nanoparticles (P) are provided). The nanoparticles P may be selectively reacted with respect to the wavelength of light provided from the light source 130 according to the shape and size thereof or the material thereof. For example, when a wavelength is included in the light provided from the light source 130, only a part of the nanoparticles (P) of the nanoparticle (P) reacts with the wavelength, thereby heating the nanoparticle (P) Only the nerve 101 corresponding to the nerve 101 can be locally stimulated.

따라서 빛의 파장을 조절함으로써 나노 파티클(P)의 선택적인 반응을 조절할 수 있으며, 따라서 특정의 목표 신경(101)만을 자극하여 신경(101) 자극의 정확성을 개선할 수 있다. Accordingly, the selective reaction of the nanoparticle P can be controlled by controlling the wavelength of light, and thus the accuracy of stimulation of the nerve 101 can be improved by stimulating only the target nerve 101.

본 실시예의 파티클 포지셔닝 단계(S100) 시, 도 2에 도시된 것처럼, 파티클 제공부(110, 도 4 참조)를 이용하여 나노 파티클(P)은 신경(101)의 표면에 위치되어 부착될 수 있다. 실질적으로 신경(101)의 표면이 순간적으로 가열되는 경우 신경(101)이 자극되어 활성화되는 것이기 때문에 나노 파티클(P)이 신경(101)의 표면에 위치되는 경우 신경(101) 자극을 원활하게 수행할 수 있다.In the particle positioning step S100 of this embodiment, as shown in Fig. 2, the nanoparticle P can be positioned and attached to the surface of the nerve 101 by using the particle feeder 110 (see Fig. 4) . Since the nerve 101 is stimulated and activated when the surface of the nerve 101 is instantaneously heated, the stimulation of the nerve 101 is smoothly performed when the nanoparticle P is positioned on the surface of the nerve 101 can do.

이러한 경우, 신경(101)의 표면을 향해 광원(130)으로부터 빛을 조사하게 되면 신경(101)의 표면에 부착된 나노 파티클(P)이 빛의 특정 파장에 대해 반응함으로써 가열되며 따라서 신경(101)의 표면을 뜨겁게 하여 신경(101)을 자극할 수 있다. 여기서 특정 파장의 빛은 나노 파티클(P)에 잘 흡수되지만 나노 파티클(P)이 위치되지 않은 신경(101)에는 잘 흡수되지 않음으로써 나노 파티클(P)이 위치된 신경(101) 부분만을 국소적으로 가열시킬 수 있으며, 따라서 종래에 발생되었던 신경(101) 손상의 유발을 차단할 수 있다.In this case, when light is irradiated from the light source 130 toward the surface of the nerve 101, the nanoparticle P attached to the surface of the nerve 101 is heated by reacting against a specific wavelength of light, The nerve 101 can be stimulated. The light of a specific wavelength is absorbed well by the nanoparticle P but is not absorbed by the nerve 101 without the nanoparticle P so that only the portion of the nerve 101 where the nanoparticle P is located is localized So that it is possible to prevent the damage of the nerve 101, which has been caused in the related art.

한편, 도 3a 및 3b를 참조하면, 신경(101a)의 표면에 위치되는 나노 파티클(P1)에는 세포 특이성을 갖는 항체(A1)가 부착될 수 있다. 도 3a에 도시된 것처럼, 신경(101a)에 일 형태의 나노 파티클(P1)이 부착된 경우 그에 대응되는 항체(A1)가 부착되고 이 항체(A1)에 특정 파장의 빛(103a)을 조사하여 항체(A1)가 부착된 나노 파티클(P1)만을 국소적으로 가열하여 신경(101a)의 세포를 자극할 수 있다.3A and 3B, the antibody A1 having the cell specificity may be attached to the nanoparticle P1 located on the surface of the nerve 101a. 3A, when one type of nanoparticle P1 is attached to the nerve 101a, the corresponding antibody A1 is attached, and the antibody A1 is irradiated with light 103a having a specific wavelength Only the nanoparticle P1 to which the antibody A1 is attached can be locally heated to stimulate the cells of the nerve 101a.

아울러, 도 3b에 도시된 것처럼, 신경(101b)에 다른 형태의 나노 파티클(P2)이 부착된 경우 그에 대응되는 항체(A2)가 부착되고 이 항체(A2)에 도 3a의 파장과는 다른 파장을 갖는 빛(103b)을 조사하여 항체(A2)가 부착된 나노 파티클(P2)만을 국소적으로 가열할 수 있으며, 이에 따라 나노 파티클(P2)이 부착된 신경(101b)의 세포를 자극할 수 있다.3B, when another type of nanoparticle P2 is adhered to the nerve 101b, the corresponding antibody A2 is attached to the nerve 101b, and the antibody A2 has a wavelength different from the wavelength of FIG. 3A Only the nanoparticle P2 to which the antibody A2 is attached can be locally heated by irradiating the light 103b having the nanoparticle P2 attached thereto to stimulate the cells of the nerve 101b to which the nanoparticle P2 is attached have.

다만, 본 실시예에서는 나노 파티클(P)에 항체가 부착되는 경우에 대해 상술하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며 예를 들면 특정 이온/분자와 붙는 리간드가 적용될 수 있음은 당연하다.However, in the present embodiment, the case where the antibody is attached to the nanoparticle (P) has been described. However, the present invention is not limited thereto. For example, it is natural that a ligand attaching to a specific ion / molecule can be applied.

한편, 나노 파티클(P)은 전술한 것처럼 신경(101)의 표면에 위치될 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 나노 파티클(P)은 신경(101)에 인접하도록 공간에 포지셔닝될 수 있으며, 공간에서 특정 파장을 갖는 빛과 상호 반응하여 신경(101)을 국소적으로 가열시킬 수 있음은 물론이다. On the other hand, the nanoparticle P may be positioned on the surface of the nerve 101 as described above, but is not limited thereto. For example, the nanoparticle P may be positioned in a space adjacent to the nerve 101, and may interact with light having a specific wavelength in space to locally heat the nerve 101 .

본 실시예의 신경 제어 단계(S200)에 대해 정리하면, 본 실시예의 신경 제어 단계(S200) 시, 전술한 것처럼 나노 파티클(P)의 선택적 표면 플라즈몬 공명을 유도하는 빛을 제공하여 나노 파티클(P)을 선택적으로 가열함으로써 나노 파티클(P)에 대응되는 신경(101)만을 자극하여 특정 목표의 신경(101) 자극을 수행할 수 있다.In the nerve control step S200 of the present embodiment, in the nerve control step S200 of the present embodiment, as described above, the light for inducing the selective surface plasmon resonance of the nanoparticle P is provided, Thereby selectively stimulating only the nerve 101 corresponding to the nanoparticle P to stimulate the nerve 101 of a specific target.

한편, 이하에서는, 전술한 신경 제어 방법을 수행하는 신경 제어 장치에 대해서 도 4 및 도 5를 중점적으로 참고하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a neural control device for performing the neural control method will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG.

본 발명의 일 실시예에 따른 신경 제어 장치는, 도 4 및 도 5에 도시된 것처럼, 예를 들면 뇌의 신경(101)에 나노 파티클(P)을 제공하여 신경(101)에 나노 파티클(P)을 포지셔닝시키는 파티클 제공부(110)와, 피티클 제공부(110)와 광섬유(120)로 연결되며 광섬유(120)를 통해 나노 파티클(P)의 선택적 표면 플라즈몬 공명을 유도하는 빛을 제공하여 신경(101)에 포지셔닝되는 나노 파티클(P)을 국소적으로 가열시켜 특정된 목표 신경(101)을 자극하는 광원(130)을 포함할 수 있다.4 and 5, the nerve control apparatus according to an embodiment of the present invention may be configured to provide nanoparticles P to the nerve 101 of the brain, for example, A particle supplier 110 connected to the particle supply unit 110 through an optical fiber 120 and provided with light for inducing selective surface plasmon resonance of the nanoparticle P through an optical fiber 120, And a light source 130 that locally heats the nanoparticle P positioned on the nerve 101 to stimulate the specified target nerve 101.

도 4를 참조하면, 파티클 제공부(110)는 광섬유(120)의 일단부에 위치되고 광섬유(120)의 타단부에는 광원(130)이 위치된다. 따라서 광원(130)으로부터의 빛이 광섬유(120)를 거쳐 파티클 제공부(110)로 제공될 수 있다.Referring to FIG. 4, the particle feeder 110 is located at one end of the optical fiber 120 and the light source 130 is located at the other end of the optical fiber 120. Accordingly, light from the light source 130 can be provided to the particle feeder 110 via the optical fiber 120. [

본 실시예의 파티클 제공부(110)는, 도 5에 도시된 것처럼, 광섬유(120)의 단부에 구비되며 내측에 공간을 갖는 생분해성의 폴리머(111)를 포함하며, 생분해성의 폴리머(111)에 의해 형성되는 내부 공간에 다양한 형태 또는 크기를 갖는 나노 파티클(P)들이 수용될 수 있다. As shown in FIG. 5, the particle supplying unit 110 of the present embodiment includes a biodegradable polymer 111 provided at an end of the optical fiber 120 and having a space inside, and the biodegradable polymer 111 Nanoparticles P having various shapes or sizes can be accommodated in the inner space to be formed.

이러한 파티클 제공부(110)에 광원(130)으로부터 광섬유(120)를 거쳐 빛이 조사되는 경우, 생분해성의 폴리머(111) 내의 나노 파티클(P)들이 분사되어 도 2에 도시된 것처럼 신경(101)의 표면에 부착될 수 있다. 다만, 본 실시예에서는 광원(130)에 의해 빛이 조사되는 경우 나노 파티클(P)이 신경(101)의 표면에 부착되는 경우에 대해 상술하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 방식을 이용하여 나노 파티클(P)이 신경(101)의 표면에 또는 공간에 포지셔닝될 수 있음은 당연하다.When light is irradiated from the light source 130 to the particle feeder 110 through the optical fiber 120, nanoparticles P in the biodegradable polymer 111 are injected into the nerve 101 as shown in FIG. 2, As shown in FIG. However, in the present embodiment, the case where the nanoparticle P is attached to the surface of the nerve 101 when light is irradiated by the light source 130 has been described. However, the present invention is not limited thereto, (P) can be positioned on the surface of the nerve 101 or in space.

본 실시예의 광원(130)으로부터 다수의 파장을 갖는 빛이 신경(101)을 향해 제공될 수 있고, 신경(101)에 위치된 나노 파티클(P)은 조사된 다수의 파장의 빛 중 대응되는 파장의 빛에만 반응하여 빛을 흡수하여 가열될 수 있으며, 이에 따라 선택된 나노 파티클(P)에 대응되는 신경(101)에 한해서 신경(101) 자극이 국소적으로 일어날 수 있다.Light having a plurality of wavelengths can be provided toward the nerve 101 from the light source 130 of the present embodiment and the nanoparticles P positioned on the nerve 101 can be irradiated with light of a corresponding wavelength The nerve 101 can be heated only by absorbing the light in response to the light of the nano particles 101. Accordingly, only the nerve 101 corresponding to the selected nanoparticle P can be locally stimulated.

본 실시예의 광원(130)은 나노 파티클(P)의 표면 플라즈몬 공명을 유발시킬 수 있는 다양한 파장의 빛을 발생시킬 수 있는 레이저 다이오드 어레이가 적용될 수 있다. 도시하지는 않았지만, 렌즈 및 레이저 구동 장치가 더 구비될 수 있다. 렌즈는 레이저 다이오드 어레이로부터 출력된 빛의 초점을 맞춰줄 수 있고, 레이저 구동 장치는 레이저 다이오드 어레이에 입력 전원을 인가하여 레이저 다이오드 어레이로부터 다양한 파장의 빛이 출력될 수 있도록 한다. 다만, 광원(130)의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다.The light source 130 of the present embodiment can be applied to a laser diode array capable of generating light of various wavelengths that can induce surface plasmon resonance of the nanoparticle P. [ Although not shown, a lens and a laser driving device may be further provided. The lens can focus the light output from the laser diode array and the laser driving device applies the input power to the laser diode array so that light of various wavelengths can be outputted from the laser diode array. However, the configuration of the light source 130 is not limited thereto.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 빛을 이용하여 신경(101)을 자극하되 신경(101)에 특정 파장에 반응하는 나노 파티클(P)을 포지셔닝시킨 후 특정된 목표 신경(101)만을 국소적으로 가열함으로써 신경(101) 손상의 발생을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 신경(101) 자극의 정확성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.As described above, according to one embodiment of the present invention, nanoparticles P reacting to a specific wavelength are positioned in the nerve 101 by stimulating the nerve 101 using light, and then only the specified target nerve 101 It is possible to prevent the damage of the nerve 101 by the local heating and to improve the accuracy of the nerve 101 stimulation.

아울러, 비침습적인 방법에 의해 신경(101)을 자극하는 것이기 때문에 예를 들면 퇴행성 뇌신경 질환을 갖고 있는 환자뿐만 아니라 말초신경계에 이상이 있는 환자를 비롯하여 신경계 이상 환자에게 널리 적용할 수 있는 장점이 있다. 또한 신경을 선택적으로 자극하는 것이기 때문에 복잡한 뇌신경망 회로 파악과 같은 연구 분야에 큰 도움을 줄 수도 있다.In addition, since it stimulates the nerve 101 by a noninvasive method, it can be widely applied to patients suffering from neurodegenerative disorders including patients having degenerative brain diseases as well as patients having peripheral nerve disorders . In addition, it stimulates the nerves selectively, which can be very helpful in research fields such as complex brain neural network identification.

한편, 본 실시예의 신경 제어 장치 및 방법은 뇌신경 질환 등을 치료하기 위한 목적으로 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 예를 들면 저주파 근자극기 등과 같은 안마 의료 기기 등에 적용될 수 있음은 당연하다.Meanwhile, the neural control device and method of the present embodiment can be used for the purpose of treating a brain nerve disease or the like, but it is not limited thereto, and it is natural that it can be applied to a massage medical device such as a low frequency muscle stimulator.

아울러, 본 실시예의 신경 제어 장치 및 방법에 있어서는, 동맥에 본 실시예의 장치를 부분적으로 인젝션하여 나노 파티클이 몸 속에서 돌아다니게 하고, 원하는 타겟 위치에서 초음파를 제공하면 그 부분의 혈관이 헐거워지면서 나노 파티클이 빠져 나오는데, 이러한 원리를 이용하여 나노 파티클의 포지셔닝을 수행할 수 있다. 다시 말해, 중추 신경의 블러드 브레인 배리어(blood brain barrier)을 열어서 나노 파티클을 포지셔닝시키는 경우에도 사용될 수 있는 것이다.In addition, in the neural control device and method of the present embodiment, when the device of this embodiment is partly injected into the artery to allow the nanoparticles to travel in the body, and ultrasound is provided at a desired target position, The particle exits, which can be used to position the nanoparticle. In other words, it can also be used to open the blood brain barrier of the central nervous system to position nanoparticles.

한편, 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, such modifications or variations are intended to fall within the scope of the appended claims.

101 : 신경
110 : 파티클 제공부
111 : 생분해성의 폴리머
120 : 광섬유
130 : 광원101: Nerves
110: Particle supply
111: biodegradable polymer
120: Optical fiber
130: Light source

Claims (12)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 신경에 나노 파티클을 제공하여 신경에 나노 파티클을 포지셔닝시키는 파티클 제공부; 및
상기 파티클 제공부와 광섬유로 연결되며, 상기 광섬유를 통해 상기 나노 파티클의 선택적 표면 플라즈몬 공명을 유도하는 빛을 제공하여 상기 신경에 포지셔닝되는 상기 나노 파티클을 국소적으로 가열시켜 상기 신경을 자극하는 광원;
을 포함하며,
상기 파티클 제공부는 상기 광섬유의 단부에 위치되며,
상기 파티클 제공부는 내측에 공간을 갖는 생분해성의 폴리머를 포함하여 상기 공간에 상기 나노 파티클이 위치되며,
상기 광원으로부터 상기 광섬유를 거친 빛이 상기 나노 파티클을 상기 신경에 제공하도록 하여 상기 신경에 대한 상기 나노 파티클의 포지셔닝 및 상기 나노 파티클의 가열로 인한 상기 신경의 자극이 이루어지고,
상기 파티클 제공부는 다수의 크기 또는 형태를 갖는 나노 파티클을 제공하여 상기 광원으로부터 제공되는 빛의 파장에 대해서 상기 나노 파티클은 크기 또는 형태에 따라 선택적으로 반응되는, 나노 파티클의 표면 플라즈몬 공명 현상을 이용한 신경 제어 장치.
Providing particles to the nerve to provide nanoparticles to position the nanoparticles in the nerve; And
A light source connected to the particle feeder and connected to an optical fiber for providing light for inducing selective surface plasmon resonance of the nanoparticle through the optical fiber to locally heat the nanoparticles positioned on the nerve to stimulate the nerve;
/ RTI >
Wherein the particle provider is located at an end of the optical fiber,
Wherein the particle providing unit includes a biodegradable polymer having a space inside and the nanoparticle is located in the space,
Wherein light emitted from the light source through the optical fiber provides the nanoparticle to the nerve to position the nanoparticle to the nerve and stimulate the nerve by heating the nanoparticle,
Wherein the particle providing unit provides nanoparticles having a plurality of sizes or shapes so that the nanoparticles are selectively reacted with respect to the wavelength of light provided from the light source according to the size or shape of the nanoparticles, controller.
삭제delete 삭제delete 제8항에 있어서,
상기 파티클 제공부는 상기 나노 파티클을 제공하여 상기 신경의 표면에 부착시키거나 상기 나노 파티클을 상기 신경에 인접한 공간에 포지셔닝시키는, 나노 파티클의 표면 플라즈몬 공명 현상을 이용한 신경 제어 장치.
9. The method of claim 8,
Wherein the particle providing unit provides the nanoparticle to adhere to the surface of the nerve or to position the nanoparticle in a space adjacent to the nerve.
제8항에 있어서,
상기 파티클 제공부에 의해 상기 신경의 표면에 부착되는 상기 나노 파티클에는 세포 특이적으로 붙는 항체가 부착되어 상기 광원으로부터 제공되는 빛 중 상기 항체에 대응되는 파장의 빛이 제공되도록 하는, 나노 파티클의 표면 플라즈몬 공명 현상을 이용한 신경 제어 장치.9. The method of claim 8,
Wherein the nanoparticle adhered to the surface of the nerve by the particle supply is attached to a cell specific antibody to provide light of a wavelength corresponding to the antibody in the light provided from the light source, Neural control device using plasmon resonance phenomenon.
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