KR102106244B1

KR102106244B1 - 앵커를 구비하는 캡슐형 광역학 치료장치

Info

Publication number: KR102106244B1
Application number: KR1020190136371A
Authority: KR
Inventors: 사기동; 김자연; 안선희; 안진영; 김사웅; 김은비; 정지호
Original assignee: 한국광기술원
Priority date: 2019-10-30
Filing date: 2019-10-30
Publication date: 2020-05-04
Also published as: US11389665B2; CN112741965A; US20210128933A1; KR102106244B9; CN112741965B

Abstract

본 발명은 캡슐형 광역학 치료장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실리콘 돔으로 패키징되고 내시경에 의해 신체 내부의 치료 대상 조직에 고정(Anchoring)될 수 있도록 앵커를 구비하며, 배터리를 포함하여 실리콘 돔 내에서 인체통신을 통해 외부기기와 통신을 수행하고 상기 외부기기의 제어를 받아 여러 번 반복 동작하여 상기 치료 대상 조직에 치료용 광원을 조사할 수 있도록 하여 치료 대상 조직을 여러 번 반복 치료할 수 있도록 하는 앵커를 구비하는 캡슐형 광역학 치료장치에 관한 것이다.

Description

앵커를 구비하는 캡슐형 광역학 치료장치{Capsule type photodynamic therapy apparatus with anchor}

본 발명은 캡슐형 광역학 치료장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실리콘 돔으로 패키징되고 내시경에 의해 신체 내부의 치료 대상 조직에 고정(Anchoring)될 수 있도록 앵커를 구비하며, 실리콘 돔 내에서 상기 치료 대상 조직에 치료용 광원을 조사하여 치료 대상 조직을 치료할 수 있도록 하는 앵커를 구비하는 캡슐형 광역학 치료장치에 관한 것이다.

암 등과 같은 악성종양에 의한 사망률은 지속해서 증가하고 있다. 이에 따라 악성종양을 치료하기 위한 다양한 방법들이 연구되고 있다.

통상적으로 악성종양 치료를 위한 방법으로는 전신 항암 요법, 방사선 치료 등이 주로 시행되고 있으나, 전신 항암 요법 및 방사선 치료는 치료의 부작용으로 인해 그 치료횟수가 제한되고 있다.

따라서 환자의 위험 부담을 줄일 수 있고, 부작용이 적으며, 전신 항암 요법, 방사선 치료 등과 병행하여 치료 가능한 치료 방법의 개발이 요구되고 있다.

이러한 요구에 따라 전신 항암 요법, 방사선 치료 등과 병행하여 치료 가능하고, 내시경 절제 수술을 진행하기 이전에 종양의 범위를 축소하고 필요에 따라서 최소한의 절제가 가능하도록 할 수 있는 표적 광역학 치료기술이 연구되고 있다.

표적 광역학 치료기술로는 레이저 프로브를 이용한 광역학 치료법이 적용되고 있다.

상기 레이저 프로브를 이용한 광역학 치료법은 프로브 부러짐 문제와 광손실로 인한 출력 제한 문제가 있었다.

대한민국 등록특허공보 제10-1441792호(2014.09.17. 공고)

따라서 본 발명의 목적은 실리콘 돔으로 패키징되고 내시경에 의해 신체 내부의 치료 대상 조직에 고정(Anchoring)될 수 있도록 앵커를 구비하며, 실리콘 돔 내에서 상기 치료 대상 조직에 치료용 광원을 조사하여 치료 대상 조직을 치료할 수 있도록 하여 레이저 프로브의 프로브 부러짐으로 인한 문제 및 광손실로 인한 출력 제한 문제를 해결할 수 있는 앵커를 구비하는 캡슐형 광역학 치료장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 앵커를 구비하는 캡슐형 광역학 치료장치는: 외측으로 도출되어 신체 내부의 치료 대상 조직에 고정되도록 기억자 형상으로 형성되는 앵커를 구비하는 캡슐몸체부; 상기 캡슐몸체부의 상부 내측으로 결합되는 보드부; 상기 보드부의 상부에 전기적으로 결합되어 길이 방향으로 길게 형성되고 적어도 양방향 각각에 대해 광을 조사하고 상기 적어도 양방향 각각에 대해 길이 방향을 따라 적어도 하나 이상의 마이크로 광원을 포함하는 광조사부; 및 상기 광조사부에서 조사되는 광을 투과하고, 상기 광조사부 및 보드부를 덮도록 일측부가 개방된 캡 형태로 구성되어 상기 광조사부 및 보드부를 덮으면서 상기 캡슐몸체부의 상부에 결합되어 캡슐몸체부, 광조사부 및 보드부를 패키징하는 실리콘 돔을 포함하되, 상기 광조사부는, 광을 조사하는 적어도 둘 이상의 상기 마이크로 광원; 길이 방향으로 길게 형성되고 상기 마이크로 광원이 적어도 양방향으로 광을 조사하도록 길이 방향을 따라 접속되는 플렉서블 필름; 및 상기 플렉서블 필름의 끝단부에 구성되어 상기 마이크로 광원과 전기적으로 연결되고 상기 보드부의 상부에 전기적으로 결합되는 보드 접속부를 포함하고, 상기 플렉서블 필름은, 양면 중 일면에만 적어도 셋 이상의 상기 마이크로 광원을 구성하되, 상기 마이크로 광원이 양방향 및 상기 양방향에 수직인 상측부로 광을 조사할 수 있도록 구부려지고, 상기 보드 접속부는 구부러진 상기 플렉서블 필름의 양 끝단에 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 캡슐몸체부는, 원기둥 형상으로 형성되는 캡슐본체; 상기 캡슐본체의 상부에 구성되어 상기 실리콘 돔이 상부에 결합되는 캡 결합부; 상기 캡 결합부보다 작은 내경을 가지도록 캡 결합부에서 연장되면서 원 외주면을 따라 2중으로 돌출부가 형성되는 2중 패킹부; 및 상기 캡슐본체의 캡 결합부 아래에서 외측으로 돌출되되, 상기 치료 대상 조직에 삽입되어 고정되도록 끝단이 뾰족하게 구성되는 적어도 하나 이상의 앵커를 포함하고, 상기 실리콘 돔은, 상기 광조사부에서 조사되는 광을 투과하고, 상기 광조사부 및 보드부를 덮도록 일측부가 개방된 캡 형태로 구성되어 상기 광조사부 및 보드부를 덮으면서 상기 캡슐몸체부의 상부에 결합되는 캡 본체; 및 상기 2중 패킹부에 대응하는 상기 캡 본체 내측에 구성되어 상기 2중 패킹부와 2중으로 결합하여 상기 광조사부 및 보드부를 2중 패키징하는 2중 패킹 결합부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 광조사부는, 광을 조사하는 적어도 둘 이상의 상기 마이크로 광원; 길이 방향으로 길게 형성되고 상기 마이크로 광원이 적어도 양방향으로 광을 조사하도록 길이 방향을 따라 접속되는 플렉서블 필름; 및 상기 플렉서블 필름의 끝단부에 구성되어 상기 마이크로 광원과 전기적으로 연결되고 상기 보드부의 상부에 전기적으로 결합되는 보드 접속부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

삭제

상기 캡슐본체는, 내측으로 빈공간을 가지는 공간부가 구성되고, 상기 공간부에 삽입되고, 상기 보드부에 전기적으로 연결되어 상기 보드부 및 광조사부에 전원을 공급하는 배터리를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

삭제

본 발명은 방사선, 전신 항암 치료와 병행 치료가 가능하고, 부작용이 없으므로 신체 내부의 치료 대상 조직을 횟수에 제한 없이 치료할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 신체 내부의 치료 대상 조직에 삽입되어 치료 대상 조직을 치료하므로 수술 시 프로브의 부러짐 및 광출력 제한 문제가 발생하지 않는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 앵커를 구비하여 치료 대상 조직에 고정시킬 수 있으므로 캡슐형 광치료장치가 처음 삽입된 위치를 지속해서 유지할 수 있도록 하므로 치료 대상 조직을 지속적이고 정확하게 치료할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 치료 후 제거가 가능하여 환자 편의성과 치료 효과를 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 앵커를 구비하는 캡슐형 광역학 치료장치의 사시도를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 앵커를 구비하는 캡슐형 광역학 치료장치의 평면도를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 앵커를 구비하는 캡슐형 광역학 치료장치의 분해 사시도를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 앵커를 구비하는 캡슐형 광역학 치료장치를 치료 대상 조직에 삽입하는 일예를 개략적으로 나타낸 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 캡슐형 광역학 치료장치의 구성 및 동작을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 앵커를 구비하는 캡슐형 광역학 치료장치의 사시도를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 앵커를 구비하는 캡슐형 광역학 치료장치의 평면도를 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 앵커를 구비하는 캡슐형 광역학 치료장치의 분해 사시도를 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명에 따른 앵커를 구비하는 캡슐형 광역학 치료장치를 치료 대상 조직에 삽입하는 일예를 개략적으로 나타낸 도면이다. 이하 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다.

본 발명에 따른 캡슐형 광역학 치료장치(100)는 캡슐몸체부(10), 보드부(20), 광조사부(30) 및 실리콘 돔(40)을 포함하고, 실시예에 따라 배터리(50)를 포함한다.

본 발명에 따른 캡슐형 광역학 치료장치(100)는 치료 대상 조직의 위치와 크기에 따라 직경 2.5mm, 15mm 등의 캡슐구조로 구성될 수 있으며, 악성종양(간암, 담도암, 췌장암, 대장암 등의 고형암)의 치료를 위해 'Chlorin e6'등과 같은 630nm ~ 660nm 파장에 적용되는 2세대 광과민제를 정맥 주입을 하고 일정 시간 이후 도 4의 402에서와 같이 신체의 일부 절개를 한 후 복강경(직경 15mm 이하) 및 초음파 내시경(직경2.7mm 이하)을 통해 도 4의 401 및 403과 같은 체내의 치료 대상 조직(고형암 등)(1)에 삽입된다.

캡슐몸체부(10)는 캡슐본체(11), 2중 패킹부(12), 캡 결합부(16), 앵커(17)를 포함한다.

캡슐본체(11)는 원기둥, 사각기둥, 다각기둥 등의 형상으로 형성될 수 있으나, 원기둥 형상으로 형성되는 것이 바람직할 것이다.

상기 캡슐본체(11)는 도 2에서 보이는 바와 같이 내측에 빈공으로 형성되는 공간부(18)를 포함할 수 있으며, 상기 공간부(18)에는 배터리(50)가 삽입될 수 있을 것이다.

캡 결합부(16)는 상기 캡슐본체(11)의 상부에 구성되어 상기 실리콘 돔(40)이 상부에 결합되도록 구성된다. 상기 실리콘 돔(40)의 결합방법은 접착, 탭핑, 몰딩 등이 될 수 있으나 몰딩되는 것이 바람직할 것이다.

2중 패킹부(12)는 상기 캡 결합부(16)보다 작은 내경을 가지도록 상기 캡 결합부(16)에서 연장되는 패킹 본체(15)와 상기 패킹 본체(15)의 외주면을 따라 돌출되는 제1돌출부(13) 및 상기 제1돌출부(13)와 일정 거리 떨어져 패킹 본체(15)의 외주면을 따라 돌출되는 제2돌출부(14)를 포함한다.

앵커(17)는 상기 캡슐본체(11)의 캡 결합부(16)의 아래에서 외측으로 돌출되되, 치료 대상 조직에 삽입되어 고정되도록 끝단이 뾰족하게 구성된다.

상기 앵커(17)는 적어도 하나 이상 구성될 수 있으며, 치료 대상 조직으로부터 분리되지 않도록 캡슐본체(11)와 사선이 되도록 구성되며, 상기 캡슐본체(11)와 이루는 각도가 60° 이내인 것이 바람직할 것이다.

상기 앵커(17)는 기억자 형상 등으로 구성될 수 있을 것이다.

보드부(20)는 상기 캡슐본체(11)의 공간부(18)의 상부 내측으로 결합되어 공간부(18)에 삽입된 배터리(50)에 전기적으로 연결되도록 구성된다.

상기 보드부(20)에는 인체통신을 수행하는 통신모듈(미도시) 및 제어모듈(미도시) 등이 구성되며, 상기 통신모듈 및 제어모듈은 배터리(50)로부터 전원을 인가받아 동작할 것이다. 상기 통신모듈 및 제어모듈은 캡슐형 광역학 치료장치(100)가 체내에 삽입된 상태에서 체내통신을 통해 선택적으로 여러 번 표적 광역학 치료를 진행할 수 있도록 한다. 또한, 제어모듈은 외부의 제어를 받아 광출력 등을 조절할 수 있도록 구성되는 것이 바람직할 것이다. 상기 체내통신으로는 갈바닉 커플링을 이용한 방식이 적용될 수 있을 것이다. 이는 RF 신호를 이용한 통신은 인체 내부 수분에 의한 손실이 높아 한계가 있고, 외부 신호 전송부의 위치에 따른 인체 내부 전송 신호의 경로에 따라 매질의 유전율 변화가 생기고 이에 따른 채널 특성이 달라지기 때문에 수신부에 전파되는 신호 품질을 예측하는 것이 어렵기 때문이다.

또한, 본 발명의 통신모듈은 다중안테나의 전통적인 인코딩 방법인 주파수 인코딩 대신 위상 인코딩을 적용한 CIB(Coherently-incoherent Beamforming) 빔포밍 방법을 적용하여 균질 매질 채널에서도 3차원 공간의 어느 지점에 수신모듈이 있더라도 전송신호 에너지를 집중시킬 수 있도록 한다.

광조사부(30)는 플렉서블 필름(31), 보드 접속부(32) 및 마이크로 광원(uLED)(33)을 포함한다.

플렉서블 필름(31)은 용어 그대로 휘어지는 필름으로 직사각형 형상으로 길게 형성될 수 있으며 회로 패턴이 인쇄된다. 상기 회로패턴에는 적어도 둘 이상의 마이크로 광원(33)이 연결될 단자(전극)가 구성되며, 상기 보드 접속부(32)가 연결될 단자 또한 구성될 것이다.

상기 플렉서블 필름(31)은 일면에만 회로 패턴이 인쇄될 수도 있고, 양면에 회로 패턴이 인쇄될 수 있을 것이다. 즉 마이크로 광원(33)은 플렉서블 필름(31)의 일면에만 구성될 수도 있고, 양면 모두에 구성될 수도 있을 것이다.

플렉서블 필름(31)은 캡슐형 광역학 치료장치(100)의 길의 방향으로 길게 형성되도록 보드부(20)의 상부에 전기적으로 연결될 수 있을 것이다.

상기 플렉서블 필름(31)은 도 1 내지 도 3에서와 같이 거꾸로된 U자 형상으로 구부러지도록 구성될 수 있으며, 이 경우 일면에만 적어도 둘 이상의 마이크로 광원(33)이 구성되는 것이 바람직할 것이다.

또한, 상기 플렉서블 필름(31)이 도 1 내지 도 3에서와 같이 상기 구부러진 꼭지점에 마이크로 광원(33)이 위치하도록 할 수 있으며, 이 경우 상부 방향 및 양방향으로 광을 조사할 수 있을 것이다.

또한, 상기 플렉서블 필름(31)은 기둥처럼 둥글게 말아 원통형상으로 구성될 수도 있으며 원통 형상의 일측 끝단부에 보드 접속부(32)가 구성되도록 형성될 수도 있을 것이다.

보드 접속부(32)는 플렉서블 필름(31) 일측 끝부에만 구성될 수도 있고, 도 1 내지 도 2와 같이 구부러지는 경우 양측 끝부에 구성되어 보드부(20)에 전기적으로 연결되며, 보드부(20)의 제어모듈의 제어를 받아 동작할 수 있도록 한다.

마이크로 광원(33)은 적어도 둘 이상 구성될 수 있으며, 630nm ~ 660nm 2세대 광과민제 대응 파장을 가지는 광을 조사한다. 마이크로 광원(33)은 100um * 60um 이하 크기 및 10um 이하의 두께를 가지며, 전기적 접합을 위해 상기 플렉서블 필름(31)에 구성되는 전극(단자)의 크기는 30um*60um, 전극간 간격은 40um를 가지는 수직형 혹은 플립칩 구조로 설계되는 것이 바람직할 것이다.

실리콘 돔(40)은 캡 본체(41) 및 2중 패킹 결합부(42)를 포함하여, 상기 광조사부(30)의 마이크로 광원(33)에서 조사되는 광을 투과하고, 상기 광조사부(30) 및 보드부(20)를 덮도록 일측부가 개방된 캡 형태로 구성된다.

상기 실리콘 돔(40)은 상기 광조사부(30) 및 보드부(20)를 덮으면서 상기 캡결합부(16)의 상부에 결합되며, 상술한 바와 같이 캡 결합부(16)와 몰딩되는 것이 바람직할 것이다.

상기 캡 본체(41)는 상기 광조사부(30)의 마이크로 광원(33)에서 조사되는 광을 투과하고, 상기 광조사부(30) 및 보드부(20)를 덮도록 일측부가 개방된 캡 형태로 구성된다.

상기 2중 패킹 결합부(42)는 상기 2중 패킹부(12)의 제1돌출부(13) 및 제2돌출부(14)와 이중으로 결합하여 상기 광조사부(30) 및 보드부(20)를 2중으로 패키징하여 상기 광조사부(30) 및 보드부(20) 및 배터리(50)를 밀폐시킨다.

배터리(50)는 일예로 Ti 소재의 핀형으로 구성될 수 있으며, 보드부(20) 및 광조사부(30)에 전원을 공급한다.

구체적으로, 복강경용 캡슐의 전원 공급부인 배터리(50)의 패키징 소재는 강도 특성이 높고, 탄성계수가 낮으며, 가공성이 매우 우수할 뿐만 아니라 내부식성이 우수하여 주로 의료용으로 사용되는 생체 재료인 적합 티타늄(Ti)과 티타늄 합금(Ti-6AI-4V)을 적용하는 것이 바람직할 것이다.

상기 배터리(50)는 판형 또는 캡슐본체(11)의 형상에 대응하는 형상으로 구성될 수 있을 것이다.

상술한 구성을 가지는 캡슐형 광역학 치료장치(100)는 치료 대상 조직의 크기에 따라 표 1과 같이 소비전력을 가지도록 구성될 수 있을 것이다.

	복막암(직경 1.5Cm)	소화기암(직경 2.7mm)
single uLED 사이즈	300*200um	160*110um
single uLED 정격	2.5V, 3.5mA (8.75mW 입력)	2.5V, 1.5mA (3.75mW 입력)
single uLED 광출력	7mW (효율 80%기준)	3mW (효율 80%기준)
광원배열	병렬 3ea	병렬 3ea
총 소비전력	26mW	11.25mW
종 광출력	21mW (효율 80%기준)	9mW (효율 80%기준)
기타 제어 및 통신모듈전원	10mW	5mW
마이크로 광원 모듈 소비전력	36mW/90min =24mWh 5회 시술 시 120mWh	16.25mW/90min =10.83mW 5회 시술 시 54mWh

한편, 본 발명은 전술한 전형적인 바람직한 실시예에만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 개량, 변경, 대체 또는 부가하여 실시할 수 있는 것임은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 개량, 변경, 대체 또는 부가에 의한 실시가 이하의 첨부된 특허청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 보아야 한다.

10: 캡슐몸체부 11: 캡슐본체
12: 2중패킹부 13: 제1돌출부
14: 제2돌출부 15: 패킹 본체
16: 캡 결합부 17: 앵커
18: 공간부 20: 보드부
30: 광조사부 31: 플렉서블 필름
32: 보드 접속부 33: 마이크로 광원
40: 실리콘 돔 41: 캡 본체
42: 2중 패킹 결합부

Claims

외측으로 도출되어 신체 내부의 치료 대상 조직에 고정되도록 기억자 형상으로 형성되는 앵커를 구비하는 캡슐몸체부;
상기 캡슐몸체부의 상부 내측으로 결합되는 보드부;
상기 보드부의 상부에 전기적으로 결합되어 길이 방향으로 길게 형성되고 적어도 양방향 각각에 대해 광을 조사하고 상기 적어도 양방향 각각에 대해 길이 방향을 따라 적어도 하나 이상의 마이크로 광원을 포함하는 광조사부; 및
상기 광조사부에서 조사되는 광을 투과하고, 상기 광조사부 및 보드부를 덮도록 일측부가 개방된 캡 형태로 구성되어 상기 광조사부 및 보드부를 덮으면서 상기 캡슐몸체부의 상부에 결합되어 캡슐몸체부, 광조사부 및 보드부를 패키징하는 실리콘 돔을 포함하되,
상기 광조사부는,
광을 조사하는 적어도 둘 이상의 상기 마이크로 광원;
길이 방향으로 길게 형성되고 상기 마이크로 광원이 적어도 양방향으로 광을 조사하도록 길이 방향을 따라 접속되는 플렉서블 필름; 및
상기 플렉서블 필름의 끝단부에 구성되어 상기 마이크로 광원과 전기적으로 연결되고 상기 보드부의 상부에 전기적으로 결합되는 보드 접속부를 포함하고,
상기 플렉서블 필름은,
양면 중 일면에만 적어도 셋 이상의 상기 마이크로 광원을 구성하되, 상기 마이크로 광원이 양방향 및 상기 양방향에 수직인 상측부로 광을 조사할 수 있도록 구부려지고,
상기 보드 접속부는 구부러진 상기 플렉서블 필름의 양 끝단에 구성되고,
상기 캡슐몸체부는,
원기둥 형상으로 형성되는 캡슐본체;
상기 캡슐본체의 상부에 구성되어 상기 실리콘 돔이 상부에 결합되는 캡 결합부;
상기 캡 결합부보다 작은 내경을 가지도록 캡 결합부에서 연장되면서 원 외주면을 따라 2중으로 돌출부가 형성되는 2중 패킹부; 및
상기 캡슐본체의 캡 결합부 아래에서 외측으로 돌출되되, 상기 치료 대상 조직에 삽입되어 고정되도록 끝단이 뾰족하게 구성되는 적어도 하나 이상의 앵커를 포함하고,
상기 실리콘 돔은,
상기 광조사부에서 조사되는 광을 투과하고, 상기 광조사부 및 보드부를 덮도록 일측부가 개방된 캡 형태로 구성되어 상기 광조사부 및 보드부를 덮으면서 상기 캡슐몸체부의 상부에 결합되는 캡 본체; 및
상기 2중 패킹부에 대응하는 상기 캡 본체 내측에 구성되어 상기 2중 패킹부와 2중으로 결합하여 상기 광조사부 및 보드부를 2중 패키징하는 2중 패킹 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 앵커를 구비하는 캡슐형 광역학 치료장치.
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제1항에 있어서,
상기 캡슐본체는,
내측으로 빈공간을 가지는 공간부가 구성되고,
상기 공간부에 삽입되고, 상기 보드부에 전기적으로 연결되어 상기 보드부 및 광조사부에 전원을 공급하는 배터리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 앵커를 구비하는 캡슐형 광역학 치료장치.