KR102035744B1

KR102035744B1 - 광역학 치료용 광학 유닛, 광역학 치료 장치 및 광학 유닛의 사용 방법

Info

Publication number: KR102035744B1
Application number: KR1020180037338A
Authority: KR
Inventors: 박도현
Original assignee: 재단법인 아산사회복지재단; 울산대학교 산학협력단
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2018-03-30
Publication date: 2019-10-23
Also published as: KR20190114514A

Abstract

간편하게 체내에 삽입될 수 있고 병변 주변에 패치 형태로 고정되어, 반복적 치료가 가능하며 낮은 부작용과 저가의 의료비용으로 암 치료 효과를 높일 수 있는 광역학 치료용 광학 유닛이 제공된다.
상기 광역학 치료용 광학 유닛은 기판; 상기 기판에 실장되는 1개 이상의 광학 소자를 포함하고, 상기 기판은 롤 업된 형태를 가지는 것을 특징으로 한다.

Description

광역학 치료용 광학 유닛, 광역학 치료 장치 및 광학 유닛의 사용 방법{OPTICAL UNIT FOR PHOTODYNAMIC THERAPY, PHOTODYNAMIC THERAPY DEVICE AND USING METHOD OF OPTICAL UNIT}

본 발명은 광역학 치료용 광학 유닛, 광역학 치료 장치 및 광학 유닛의 사용 방법에 관한 것이다.

광역학 치료(Photodynamic therapy: PDT)는 침습에 의한 수술 없이 암 등의 난치병을 치료하는 방법이며, 광 과민제를 종양 세포에 선택적으로 축척한 후 특정 파장 대역의 광을 종양세포에 조사하여, 정상 세포의 손상 없이 종양세포를 선택적으로 사멸시키는 것을 특징으로 한다.

광역학 치료는 병변에 광을 직접 조사하여야 하는 특수성에 의해, 광 투과가 어려운 심부 조직에 발생되는 암을 치료하기에는 적합하지 않다(광 전달율의 제한). 따라서 광역학 치료는 주로 피부암 등 인체의 표면 조직에 발생하는 암을 치료하는데 이용되고 있다.

한편, 심부 조직에서 진행되는 췌장암 같은 경우에는 내시경 초음파를 이용하여 광역학 치료를 실시하고는 있으나, 시술이 필요할 때마다 내시경을 삽입해야 하며, 종양 세포가 내시경을 삽입하기 어려운 위치에 발생하는 경우가 많으며, 시술시간이 길어(약 30분) 합병증이 발생할 수 있고 반복적인 시술이 어려우며, 광이 내시경의 광학 채널(일 예로, 광 섬유)을 통해 전달되는 과정에서 광학적 손실이 발생하는 문제가 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1449794호, 2014.10.13 공고

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 간편하게 체내에 삽입될 수 있고 병변 주변에 패치 형태로 고정되어, 반복적 치료가 가능하며 낮은 부작용과 저가의 의료비용으로 암 치료 효과를 높일 수 있는 광역학 치료용 광학 유닛을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 광역학 치료용 광학 유닛은 기판; 상기 기판에 실장되는 1개 이상의 광학 소자를 포함하고, 상기 기판은 롤 업된 형태를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 기판은 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)이고, 상기 1개 이상의 광학 소자는 LED(Light Emitting Diode), 양자점(Quantum dot), OLED(Organic Light Emitting Diode) 중 적어도 하나이고, 상기 기판은 롤 업된 형태로 체내에 삽입되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 기판에 적층 배치되는 메쉬망을 더 포함하고, 상기 메쉬망은 상기 기판과 함께 롤 업된 형태를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 메쉬망의 재질은 체내의 온도에서 형상이 변화하는 형상 기억 합금을 포함하고, 상기 메쉬망은 형상 기억 합금에 의해 체내에서 롤 다운 형태로 변형되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 메쉬망의 가장자리는 상기 기판과 오버랩되지 않고, 상기 메쉬망의 가장자리에는 복수 개의 모서리 중 적어도 하나를 절취하는 1개 이상의 절취선이 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 기판에 적층 배치되고 상기 기판에 전원을 공급하는 전지를 더 포함하고, 상기 전지는 상기 기판과 함께 롤 업 형태를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 전지는 복수 개의 모듈이 적층된 형태이고, 상기 전지의 단위 모듈은 양극층과 중간층과 음극층이 순차적으로 적층된 형태이며, 상기 복수 개의 모듈은 바이오 연료 전지 모듈(bio fuel cell module)과 이차 전지 모듈(secondary cell module) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 바이오 연료 전지 모듈은 아연 호일(zinc foil)로 구성된 양극층; 탄소 튜브(carbon tube)로 구성된 음극층; 및 양극층과 음극층을 이격시키는 스페이서(spacer)이거나, 양극층과 음극층 사이에서 이온을 선택적으로 투과시키는 분리막(separate membrane)이거나, 또는 상기 스페이서와 상기 분리막이 결합된 형태인 중간층을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 광학 소자의 표면에는 루시페린(luciferin) 층과 루시페라제(luciferase) 층이 형성되어 있거나 또는 루시페린과 루시페라제가 혼합된 층이 형성되어 있고, 상기 광학 소자는 광 과민제(photosensitizer)의 효과를 최상으로 발현할 수 있는 630~680nm 파장 대역의 적색광을 출사할 수 있는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 광학 유닛은 패치 타입(patch type)으로 탈부착이 가능한 것을 특징으로 하는 광역학 치료용 광학 유닛.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 광역학 치료 장치는 광학 유닛(optical unit); 상기 광학 유닛을 신체 조직에 고정하는 앵커 유닛(anchor unit); 상기 광학 유닛과 상기 앵커 유닛을 신체 내부로 삽입하는 삽입 유닛(interposition unit); 상기 광학 유닛을 무선으로 제어하는 전자 제어 유닛(electronic control unit)을 포함하고, 상기 광학 유닛은 기판과 상기 기판에 실장되는 1개 이상의 광학 소자를 포함하고, 상기 기판은 롤 업된 형태로 체내에 삽입되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 광학 유닛은 메쉬망과 상기 기판에 전원을 공급하는 전지를 더 포함하고, 상기 기판과 상기 메쉬망과 상기 전지는 적층 배치되고, 상기 메쉬망과 상기 전지는 상기 기판과 함께 롤 업된 형태를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 메쉬망의 재질은 체내의 온도에서 형상이 변화하는 형상 기억 합금을 포함하고, 상기 메쉬망은 형상 기억 합금에 의해 체내에서 롤 다운 형태로 변형되고, 상기 앵커 유닛은 상기 메쉬망의 가장자리를 관통하여 상기 광학 유닛을 신체 내부에 고정하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 메쉬망의 가장자리는 상기 기판과 오버랩되지 않고, 상기 메쉬망의 가장자리에는 복수 개의 모서리 중 적어도 하나를 절취하는 1개 이상의 절취선이 형성되고, 상기 앵커 유닛은 상기 메쉬망의 모서리 중 적어도 하나를 관통하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 앵커 유닛은 중앙에 개구가 형성되어 있으며, 상기 광학 유닛의 메쉬망 및 기판과 접촉하는 헤드부; 및 끝 부분이 첨단(尖端)인 입체 나선 형태로 생체 조직에 삽입될 수 있는 삽입부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 삽입 유닛의 단부에는 광학 유닛과 앵커 유닛이 장착되는 커넥터(connector)가 마련되어 있는 것을 특징으로 할 수 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 광학 유닛의 사용 방법은 롤 업된 형태의 광학 유닛을 체내에 삽입하는 단계; 상기 광학 유닛을 롤 다운 형태로 변형하는 단계; 상기 광학 유닛을 생체 조직에 고정하는 단계; 상기 광학 유닛의 광을 병변 부위에 조사하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 광역학 치료용 광학 유닛은 체내에 롤 업된 형태로 삽입된다. 따라서 삽입 과정이 간단하고, 환자의 고통을 경감할 수 있다.

또한, 본 발명의 광학 유닛은 체내에서 롤 다운 형태로 변형되고, 생체 조직에 고정되어 광을 조사할 수 있다. 따라서 매번 내시경을 삽입할 필요 없이, 반복적인 치료가 가능하다.

또한, 바이오 연료 전지를 통해 전원을 발생시키므로, 안전성이 확보되고, 종양 세포 내의 당, 혈액 등의 체액 성분을 종양 세포와 경쟁적으로 흡수하여 종양 세포의 성장을 억제할 수 있다.

또한, 복강 내에 다양한 곳에 고정이 가능하여, 종래의 광역학 치료와 달리 임파선 전이나 복막 전이암 등 기존의 수술, 항암, 방사선 치료 등에 반응이 없거나 치료가 어려운 광범위한 병변에도 반복적인 치료가 가능하다.

나아가 본 발명에서는 상기 광역학 치료용 광학 유닛을 포함하는 광역학 치료 장치와, 상기 광역학 치료용 광학 유닛의 사용 방법을 제공한다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 광학 유닛의 형태가 광역학 치료 과정에 따라 변화하는 것을 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 광학 유닛을 개념적으로 나타낸 사시도와 a-a'선으로 절단한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 광학 유닛의 전지를 나타낸 개념도이다.
도 4는 본 발명의 광학 유닛의 전지의 전기 화학적 반응을 나타낸 개념도이다.
도 5는 본 발명의 광학 유닛을 롤 업된 형태로 체내에 삽입하는 단계를 나타낸 개념도이다.
도 6은 본 발명의 광학 유닛이 체내에서 롤 다운 형태로 변형되는 것을 나타낸 개념도이다.
도 7은 본 발명의 광학 유닛을 생체 조직에 고정하는 것을 나타낸 개념도이다.
도 8은 본 발명의 광학 유닛이 병변 부위에 광을 조사하는 것을 나타낸 개념도이다.
도 9는 본 발명의 광학 유닛에 절취선이 형성된 것을 나타낸 평면도이다.
도 10은 본 발명의 광학 유닛의 사용 방법을 나타낸 순서도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "위(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성요소와 다른 구성요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들어, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 광역학 치료 장치를 설명한다.

광역학 치료는 광과민제를 환자의 정맥에 주사하고 일정 시간 경과 후(약 3시간), 병변 부위(1)에 특정 파장 대역의 광을 조사하여 병변 부위(1)의 주위 조직의 손상 없이 종양 세포만을 선택적으로 사멸시킬 수 있다.

한편, 기존의 1세대 광과민제는 직사광선에 의한 광과민 부작용에 의해 1달 정도를 암실 등에서 생활해야 하는 불편함이 있었고, 4~6mm 깊이의 병변만을 표적으로 삼을 수 밖에 없었다.

그러나 최근, 2세대 광과민제가 출시되어 광 과민 부작용을 2∼3일로 줄이고, 12mm 정도의 깊이의 병변까지 치료가 가능하다.

2세대 광과민제 중 하나인 chlorin e6, 즉 (17S, 18S)-18-(2-카르복시에틸)-20-(카르복시메틸)-12-에테닐-7-에틸-3,8,13,17-테트라메틸-17,18,22,23-테트라하이드로포르포린-2-카르복실산은 천연 물질인 클로렐레라에서 추출하며 대량생산이 가능하고 이를 통해 기존의 광과민제에 비해 비용대비 효과가 우수하여 의료비 지출도 획기적으로 감소될 가능성이 높다.

본 발명의 광역학 치료 장치는 광학 유닛(100), 앵커 유닛(200), 삽입 유닛(300) 및 전자 제어 유닛(400)을 포함할 수 있다.

광학 유닛(100)은 병변 부위(1)에 광을 조사하여 광역학 치료를 수행하는 유닛일 수 있다.

광학 유닛(100)은 롤 업된 형태(말린 형태)를 가질 수 있으며, 롤업된 형태로 체내에 삽입될 수 있다(도 1의 (1) 및 도 5 참조). 그 후, 광학 유닛(100)은 체내에서 롤 다운 형태(풀린 형태)로 변형될 수 있다(도 1의 (2) 및 도 6 참조). 그 후, 광학 유닛(100)은 앵커 유닛(200)에 의해 생체 조직에 고정될 수 있다(도 1의 (3) 및 도 7 참조). 그 후, 광학 유닛(100)은 병변 부위(1)에 광을 조사할 수 있다(도 1의 (4) 및 도 8 참조). 이 경우, 광학 유닛(100)은 체외에 위치하는 전자 제어 유닛(400)과 무선 통신하여, 원격 제어될 수 있다.

광학 유닛(100)은 패치 타입(Patch type)으로 "생체 조직"에 탈착과 부착이 가능하도록 고정될 수 있다. 따라서 병변 부위(1)가 넓게 분포된 경우, 병변 부위(1)의 위치에 따라, 광학 유닛(100)을 탈착 및 부착하여 시프팅함으로써, 일정 영역에 집중적으로 광을 조사할 수 있다.

한편, 도 8에서 도시하는 바와 같이, 광학 유닛(100)이 고정되는 "생체 조직"은 병변 부위(1)와 대향하는 조직일 수 있다. 일 예로, 광학 유닛(100)은 복벽에 고정되어 복막암이 발생한 표적에 광을 조사할 수 있다.

다만, 광학 유닛(100)이 고정되는 "생체 조직"의 위치가 이에 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 광학 유닛(100)은 병변 부위(1)에 직접 위치할 수도 있다(미도시). 이 경우, 앵커 유닛(300)은 병변 부위(1) 인근의 정상 생체 조직에 삽입되어 광학 유닛(100)을 고정할 수 있다.

광학 유닛(100)은 기판(110), 1개 이상의 광학 소자(120), 메쉬망(130) 및 전지(140)를 포함할 수 있다.

광학 유닛(100)의 기판(110)은 롤 업 형태를 가질 수 있는 연성 인쇄 회로 기판(FPCB, Flexible Printed Circuit Board)일 수 있다. 기판(110)에는 1개 이상의 광학 소자(120)가 실장될 수 있다.

기판(110)의 일측(일 예로, 광학 소자가 실장된 면의 반대면)에는 메쉬망(130)이 배치될 수 있다. 이 경우, 기판(110)의 단면적은 메쉬망(130)의 단면적보다 작아, 기판(110)의 일면은 메쉬망(130)에 의해 전부 커버되지만, 메쉬망(130)의 가장자리는 기판(110)과 오버랩되지 않을 수 있다. 기판(110)은 메쉬망(130)에 의해 안정적으로 보호되어 롤 업된 형태로 체내로 삽입될 수 있다.

다만, 메쉬망(130)의 위치가 이에 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 메쉬망(130)은 기판의 타측(일 예로, 광학 소자가 실장된 면)에 배치될 수도 있다.

기판(110)의 일측(일 예로, 광학 소자가 실장된 면의 반대면)에는 전지(140)가 배치될 수 있다. 이 경우, 전지(140)는 기판(110)과 메쉬망(130) 사이에 배치될 수 있다. 기판(110)은 전지(140)와 전기적으로 연결되어 "전원"을 공급받을 수 있다.

다만, 전지(140)의 위치가 이에 한정되는 것은 아니다. 전지(140)는 기판(110)의 타측(일 예로, 광학 소자가 실장된 면)에 배치될 수도 있고, 기판(110)의 측면에 플립칩 형태(Flip chip)로 배치될 수도 있고, 기판(110)과 이격되어 배치될 수도 있다. 한편, 기판(110)과 전지(140)과 이격되어 배치된 경우, 기판(110)과 전지(140)는 다양한 종류의 커넥터(Connector, 미도시)에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다.

한편, 기판(110)과 메쉬망(130)과 전지(140)는 적층된 구조를 가질 수 있으며, 메쉬망(130)은 최상층이나 최하층에 배치될 수 있고, 메쉬망(130)의 단면적은 기판(110)의 단면적과 전지(140)의 단면적보다 넓어, 메쉬망(130)이 기판(110)과 전지(140)를 모두 커버할 수 있다(도 1의 (4) 참조).

기판(110)은 신체 외부의 전자 제어 유닛(400)에서 송신하는 "광학 소자 제어 신호"를 수신할 수 있다. 이를 위해, 기판(110)과 전자 제어 유닛(400)은 무선 통신[RF(radio frequency) 통신]할 수 있다. 그 결과, 광학 유닛(100)은 전자 제어 유닛(400)에 의해 제어될 수 있다. 상세하게, 광학 유닛(100)의 On/Off, 광의 밝기, 광의 파장 대역 등은 전자 제어 유닛(400)에 의해 제어될 수 있다.

기판(110)에는 전지(140)의 전원을 공급받아 1개 이상의 광학 소자(120)에 공급하며, 전자 제어 유닛(140)의 "광학 소자 제어 신호"에 대응하여 1개 이상의 광학 소자(120)를 제어할 수 있는 집적 회로(Integrated Circuit, IC)가 형성될 수 있다.

1개 이상의 광학 소자(120)는 기판(110)에 실장될 수 있다. 1개 이상의 광학 소자(120)는 병변 부위(1)에 광을 조사하는 광원일 수 있다. 1개 이상의 광학 소자(120)는 LED(Light Emitting Diode), 양자점(Quantum dot), OLED(Organic Light Emitting Diode) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 1개 이상의 광학 소자(120)는 광 과민제의 효과를 최상으로 발현할 수 있는 630~680nm 파장 대역의 적색광을 출사할 수 있다.

한편, 1개 이상의 광학 소자(120)의 표면에는 루시퍼라제(Luciferase)가 도포되어, 루시페린층과 루시퍼라제층을 형성할 수 있다. 이 때, 루시페린층과 루시퍼라제층은 각각 상기 1개 이상의 광학 소자(120)의 표면에 개별로 층을 이루 것이 바람직하나, 이에 한정하지 않고 루시페린과 루시퍼라제가 혼합된 단일 층으로 형성될 수도 있다.

루시페린층의 루시페린은 ATP에 의해 활성화되어 활성 루시페린으로 되고, 활성 루시페린이 발광효소인 루시퍼라제층의 루시페라아제(Luciferase)의 작용에 의해 산화되어 산화루시페린으로 되면서 화학 에너지를 광 에너지로 전환시켜 광을 발산하게 된다.

메쉬망(130)은 기판(110)과 전지(140)와 함께 적층 배치되어, 기판(110)과 전지(140)를 보호하는 유닛일 수 있다. 메쉬망(130)은 롤 업된 형태를 가질 수 있다. 메쉬망(130)은 기판(110) 및 전지(140)와 함께, 롤 업된 형태로 체내에 삽입될 수 있다.

한편, 메쉬망(130)의 재질은 체내의 온도에서 형상이 변화하는 형상 기억 합금을 포함할 수 있다. 메쉬망(130)은 형상 기억 합금에 의해 체내에서 롤 다운된 형태로 변형될 수 있다. 이 경우, 기판(110) 및 전지(140)는 메쉬망(130)에 의해 견인되어, 체내에서 함께 롤 다운된 형태로 변형될 수 있다.

한편, 메쉬망(130)의 단면적은 기판(110) 및 전지(140)의 단면적보다 넓을 수 있다. 따라서 메쉬망(130)의 가장자리는 기판(110) 및 전지(140)와 오버랩되지 않을 수 있다. 메쉬망(130)의 가장자리에는 생체 조직에 고정되도록, 앵커 유닛(200)이 관통할 수 있다.

전지(140)는 기판(110) 및 메쉬망(130)과 함께 적층되어 배치될 수 있다. 일 예로, 도 3에서 도시하는 바와 같이, 기판(110)이 최상층에 배치될 수 있고, 메쉬망(130)이 최하층에 배치될 수 있고, 기판(110)과 메쉬망(130) 사이에 전지(140)가 배치될 수 있다. 또한, 1개 이상의 광학 소자(120)는 기판(110)의 상면에 실장될 수 있다.

전지(140)는 필름 형태(Film type)로 제작되어, 롤 업된 형태를 가질 수 있다. 있다. 전지(140)는 기판(110) 및 메쉬망(130)과 함께 롤 업된 형태로 체내에 삽입될 수 있다.

전지(140)는 기판(110)과 전기적으로 연결되어, 기판(110)에 전원을 공급할 수 있다. 1개 이상의 광학 소자(120)는 기판(110)을 통해 전지(140)의 전원을 공급받아 발광할 수 있다.

전지(140)는 복수 개의 모듈(141)이 적층된 형태일 수 있다. 복수 개의 모듈(141)은 직렬로 연결되거나, 병렬로 연결되거나, 직렬과 병렬이 혼합된 형태로 연결될 수 있다(도 3의 아래 그림 참조). 한편, 복수 개의 모듈(141)이 병렬로 연결된 경우 전력 생산율을 높일 수 있는 장점이 있다. 복수 개의 모듈의 단위 모듈은 양극층(141-1), 중간층(141-2) 및 음극층(141-3)이 순차적으로 적층된 형태일 수 있다.

중간층(141-2)은 양극층(141-1)과 음극층(141-3)을 이격시키는 스페이서(spacer)이거나, 양극층(141-1)과 음극층(141-3) 사이에서 이온을 선택적으로 투과시키는 분리막(separate membrane)이거나, 스페이서와 분리막이 결합된 형태일 수 있다.

복수 개의 모듈(141)은 바이오 연료 전지 모듈과 이차 전지 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 즉, 복수 개의 모듈(141)은 바이오 연료 전지 모듈만을 포함하거나, 이차 전지 모듈만을 포함하거나, 일부는 바이오 연료 전지 모듈이고 나머지는 이차 전지 모듈인 하이브리드 타입일 수 있다.

이차 전지 모듈은 리튬 이온 전지일 수 있다. 한편, 바이오 연료 전지 모듈은 양극층(141-1)이 아연 호일(zinc foil)로 이루어질 수 있고, 음극층(141-3)이 탄소 튜브(carbon tube)로 이루어질 수 있다. 바이오 연료 전지 모듈은 3D프린팅으로 제작이 가능할 수 있다.

도 4에서 도시하는 바와 같이, 바이오 연료 전지 모듈은 당, 혈액 등을 포함하는 체액으로 전력 생산이 가능한데, 체액 중 이당류의 일종인 트레할로오스(trehalose)는 효소인 트레할라아제(trehalase) 등에 의해 분해되어 글루코스(Glucose)를 생성하고, 이후 산화-환원반응에 의해 글루코스는 음극층(141-3)에서 산화되고[글루코노락톤(gluconolactone)이 생성됨], 양극층(141-1)에서는 환원되어 산소가 생성된다. 이 과정에서, 전자의 이동이 일어나며, 양극층(141-1)과 음극층(141-3) 사이에는 전기가 흐르게 되므로 전력이 생산된다.

한편, 전지(140)는 체액의 원활한 유입을 위해 자성으로 작동하는 다층형 마이크로 펌프(미도시, multilayer micropump)를 더 포함할 수 있다.

앵커 유닛(200)은 광학 유닛(100)을 생체 조직에 고정하는 유닛일 수 있다. 앵커 유닛(200)은 광학 유닛(100)의 메쉬망(130)에서 기판(110) 및 전지(140)와 오버랩되지 않는 가장자리를 관통하여, 생체 조직에 삽입될 수 있다.

앵커 유닛(200)은 2개의 실시 형태를 가질 수 있다. 제1실시 형태는 도 7의 (1)에서 도시하는 바와 같이 헤드부(210)와 삽입부(220)를 포함할 수 있고, 제2실시 형태는 도 7의 (2)에서 도시하는 바와 같이 삽입부(220) 만을 포함할 수 있다.

헤드부(210)는 넓은 단면적을 가지며, 중앙에 개구가 형성될 수 있다. 헤드부(210)는 광학 유닛(100)의 메쉬망(130) 뿐만 아니라, 광학 유닛(100)의 기판(110)과도 접촉하여, 메쉬망(130)과 광학 유닛(100)을 함께 고정할 수 있다.

삽입부(220)는 입체 나선 형태로, 끝 부분이 첨단(尖端)일 수 있다. 삽입부(220)는 광학 유닛(100)의 메쉬망(130)에서 기판(110) 및 전지(140)와 오버랩되지 않는 가장자리를 관통하여, 생체 조직에 삽입될 수 있다. 이 경우, 삽입부(22)는 입체 나선 형태에 의해, 생체 조직에 안정적으로 고정될 수 있다.

삽입 유닛(300)은 광학 유닛(100)과 앵커 유닛(200)을 체내에 삽입하는 유닛일 수 있다. 한편, 광학 유닛(100)과 앵커 유닛(200)은 동일한 삽입 유닛(300)에 장착될 수도 있고, 별개의 삽입 유닛(300)에 장착될 수도 있다. 따라서 삽입 유닛(300)은 2개일 수도 있다.

본원 발명에서는 내부의 생체 조직에 광원 유닛(100)을 직접 고정하기 때문에, 삽입 유닛(300)은 내시경 및 복강경과 달리 내부에 광을 이동시키기 위한 채널이 마련되지 않을 수 있다. 삽입 유닛(300)의 단부에는 광학 유닛(100) 및 앵커 유닛(200)이 장착되는 커넥터가 마련될 수 있다.

전자 제어 유닛(400)은 광학 유닛(100)과 무선 통신하여, 광학 유닛(100)을 원격제어할 수 있다. 전자 제어 유닛(400)은 핸드 피스 형태의 무선 리모콘일 수 있다. 사용자는 전자 제어 유닛(400)의 버튼을 클릭하여, 광학 유닛(100)의 On/Off, 광의 밝기, 광의 파장 대역 등을 제어할 수 있다. 이 경우, 전자 제어 유닛(400)에서는 "광학 소자 제어 신호"가 발생하고, 광학 유닛(100)의 기판(110)에는 "광학 소자 제어 신호"를 수신하고 이에 대응하여 1개 이상의 광학 소자(120)를 제어하는 직접 회로가 형성되어, 1개 이상의 광학 소자(120)가 제어될 수 있다.

한편, 본 발명의 광학 유닛(100)에는 절취선(10)이 형성되어 간편하게 회수될 수 있다. 이하, 도면을 참조하여 절취선이 형성된 광학 유닛(100)을 설명한다. 도 9는 본 발명의 광학 유닛(100)에 절취선(10)이 형성된 것을 나타낸 평면도이다.

상술한 바와 같이, 메쉬망(130)의 가장자리는 기판(110)과 오버랩되지 않고, 기판(110)의 외측으로 노출될 수 있다. 이 경우, 메쉬망(130)의 가장자리에는 복수 개의 모서리(도 9에서는 4개) 중 적어도 하나를 절취하는 1개 이상의 절취선(10, 도 9에서는 4개)이 형성될 수 있다. 한편, 앵커 유닛(200)의 삽입부(220)는 메쉬망(130)의 모서리 중 적어도 하나를 관통(미도시)하여, 고정 부위(2, 일 예로, 복막)에 고정될 수 있다.

이 경우, 광 역학 치료가 끝난 후, 삽입 유닛(300) 또는 별도의 수술 도구를 사용하여 메쉬망(130)을 잡아당기면, 밀봉 패키지가 이지-컷(Easy-cut)에 의해 뜯어지는 것과 같이, 메쉬망(130)이 절취선(10)을 따라 절취되어 메쉬망(130)의 모서리만 남고 이를 제외한 메쉬망(130)의 나머지 부분은 분리될 수 있다. 이러한 방식으로, 광학 유닛(100)을 간편하게 회수할 수 있다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 치료 방법을 설명한다.

광학 유닛(100)을 체내에 삽입하는 단계(S1)는 롤 업 형태의 광학 유닛(100)이 삽입 유닛(300)에 장착되어, 체내의 고정 부위(2) 인근까지 삽입되는 단계일 수 있다. 롤 업 형태의 광학 유닛(100)은 단면적이 좁아, 생체에 쉽고 간편하게 삽입될 수 있다. 이 경우, 메쉬망(130) 만이 외부로 노출되어, 기판(110), 1개 이상의 광학 소자(120) 및 전지(140)는 메쉬망(130)에 감싸여 보호될 수 있다(도 5 참조).

광학 유닛(100)을 펼치는 단계(S2)는 체내의 고정 부위(2) 인근에서 롤 업 상태의 광학 유닛(100)을 삽입 유닛(300)으로부터 분리하고, 이를 롤 다운 형태로 변형하는 단계일 수 있다. 이 경우, 삽입 유닛(300)으로부터 분리된 광학 유닛(100)은 재료 자체의 탄성력에 의해, 자연적으로 롤 다운 형태로 변형될 수 있다. 또한, 집게와 같은 보조 장비를 이용하여 광학 유닛(100)을 롤 다운 형태로 변형시킬 수 도 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 광학 유닛(100)의 메쉬망(130)이 체내의 온도에서 형상이 변화하는 형상 기억 합금을 포함하는 경우, 광학 유닛(100)이 형상 기억 합금에 의해 롤 다운 형태로 변형되고, 기판(110) 및 전지(140)는 메쉬망(130)에 의해 견인되어 함께 롤 다운 형태로 변형될 수도 있다(도 6 참조).

광학 유닛(100)을 고정하는 단계(S3)는 앵커 유닛(200)이 장착된 삽입 유닛(300)을 체내의 고정 부위(2) 인근에 삽입하고, 앵커 유닛(200)을 고정 부분(2)에 삽입하는 단계일 수 있다. 앵커 유닛(200)은 메쉬망(130)에서 기판(110) 및 전지(140)와 오버랩되지 않은 가장자리를 관통하여 고정 부위(2)에 삽입될 수 있다. 광학 유닛(100)은 팽팽하게 펼쳐진 상태로, 1개 이상의 광원 소자(120)가 병변 부위(1)를 향하도록 고정 부위(2)에 고정될 수 있다(도 7 참조).

병변 부위(1)에 광을 조사하는 단계(S4)는 전자 제어 유닛(400)을 통해 1개 이상의 광원 소자(120)가 발광하도록 제어하는 단계일 수 있다. 1개 이상의 광원 소자(120)의 출사광은 병변 부위(1)에 조사되어, 종양 세포를 선택적으로 제거할 수 있다.

한편, 본 발명의 광학 유닛(100)에 절취선(10)이 형성된 경우에는, 병변 부위(1)에 광을 조사하는 단계(S4) 후에, 광학 유닛(100)의 메쉬망(130)을 절취선(10)을 따라 절취하여 광학 유닛(100)을 회수하는 단계가 추가될 수 있다.

이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

100: 광학 유닛
200: 앵커 유닛
300: 삽입 유닛
400: 전자 제어 유닛

Claims

기판;
상기 기판의 일측면에 실장되는 1개 이상의 광학 소자; 및
상기 기판의 타측면에 배치되는 메쉬망을 포함하고,
상기 기판과 상기 메쉬망은 롤 업된 형태를 가지며, 상기 메쉬망의 재질은 체내의 온도에서 형상이 변화하는 형상 기억 합금을 포함하며, 상기 기판은 상기 메쉬망과 함께 형상 기억 합금에 의해 체내에서 롤 다운 형태로 변형되는 것을 특징으로 하는 광역학 치료용 광학 유닛.
제1항에 있어서,
상기 기판은 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)이고, 상기 1개 이상의 광학 소자는 LED(Light Emitting Diode), 양자점(Quantum dot), OLED(Organic Light Emitting Diode) 중 적어도 하나이고, 상기 기판은 롤 업된 형태로 체내에 삽입되는 것을 특징으로 하는 광역학 치료용 광학 유닛.
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제1항에 있어서,
상기 메쉬망의 가장자리는 상기 기판과 오버랩되지 않고, 상기 메쉬망의 가장자리에는 복수 개의 모서리 중 적어도 하나를 절취하는 1개 이상의 절취선이 형성되는 것을 특징으로 하는 광역학 치료용 광학 유닛.
제1항에 있어서,
상기 기판에 적층 배치되고 상기 기판에 전원을 공급하는 전지를 더 포함하고, 상기 전지는 상기 기판과 함께 롤 업 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 광역학 치료용 광학 유닛.
제6항에 있어서,
상기 전지는 복수 개의 모듈이 적층된 형태이고, 상기 전지의 단위 모듈은 양극층과 중간층과 음극층이 순차적으로 적층된 형태이며, 상기 복수 개의 모듈은 바이오 연료 전지 모듈과 이차 전지 모듈 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 광역학 치료용 광학 유닛.
제7항에 있어서,
상기 바이오 연료 전지 모듈은 아연 호일(zinc foil)로 구성된 양극층; 탄소 튜브(carbon tube)로 구성된 음극층; 및 양극층과 음극층을 이격시키는 스페이서(spacer)이거나, 양극층과 음극층 사이에서 이온을 선택적으로 투과시키는 분리막(separate membrane)이거나, 또는 상기 스페이서와 상기 분리막이 결합된 형태인 중간층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광역학 치료용 광학 유닛.
제1항에 있어서,
상기 광학 소자의 표면에는 루시페린(luciferin) 층과 루시페라제(luciferase) 층이 형성되어 있거나 또는 루시페린과 루시페라제가 혼합된 층이 형성되어 있고, 상기 광학 소자는 광 과민제(photosensitizer)의 효과를 최상으로 발현할 수 있는 630~680nm 파장 대역의 적색광을 출사할 수 있는 것을 특징으로 하는 광역학 치료용 광학 유닛.
제1항, 제2항, 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광학 유닛은 패치 타입(patch type)으로 탈부착이 가능한 것을 특징으로 하는 광역학 치료용 광학 유닛.
광학 유닛;
상기 광학 유닛을 신체 조직에 고정하는 앵커 유닛;
상기 광학 유닛과 상기 앵커 유닛을 신체 내부로 삽입하는 삽입 유닛; 및
상기 광학 유닛을 무선으로 제어하는 전자 제어 유닛을 포함하고,
상기 광학 유닛은 기판과 상기 기판의 일측면에 실장되는 1개 이상의 광학 소자와 상기 기판의 타측면에 배치되는 메쉬망을 포함하고, 상기 기판과 상기 메쉬망은 롤 업된 형태로 체내에 삽입되고, 상기 메쉬망의 재질은 체내의 온도에서 형상이 변화하는 형상 기억 합금을 포함하며, 상기 기판은 상기 메쉬망과 함께 형상 기억 합금에 의해 체내에서 롤 다운 형태로 변형되는 것을 특징으로 하는 광역학 치료 장치.
제11항에 있어서,
상기 광학 유닛은 메쉬망과 상기 기판에 전원을 공급하는 전지를 더 포함하고, 상기 기판과 상기 메쉬망과 상기 전지는 적층 배치되고, 상기 전지는 상기 기판과 함께 롤 업된 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 광역학 치료 장치.
제12항에 있어서,
상기 앵커 유닛은 상기 메쉬망의 가장자리를 관통하여 상기 광학 유닛을 신체 내부에 고정하는 것을 특징으로 하는 광역학 치료 장치.
제12항에 있어서,
상기 메쉬망의 가장자리는 상기 기판과 오버랩되지 않고, 상기 메쉬망의 가장자리에는 복수 개의 모서리 중 적어도 하나를 절취하는 1개 이상의 절취선이 형성되고, 상기 앵커 유닛은 상기 메쉬망의 모서리 중 적어도 하나를 관통하는 것을 특징으로 하는 광역학 치료 장치.
제11항에 있어서,
상기 앵커 유닛은 중앙에 개구가 형성되어 있으며, 상기 메쉬망 및 상기 기판과 접촉하는 헤드부; 및 끝 부분이 첨단(尖端)인 입체 나선 형태로 생체 조직에 삽입될 수 있는 삽입부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광역학 치료 장치.
제11항에 있어서,
상기 삽입 유닛의 단부에는 광학 유닛과 앵커 유닛이 장착되는 커넥터(connector)가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 광역학 치료 장치.
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