KR102160212B1 - 척수신경 자극을 위한 카테터용 박동성 고주파 신호 발생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 척수신경 자극을 위한 카테터용 박동성 고주파 신호 발생장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 척수신경 자극을 위한 카테터용 박동성 고주파 신호 발생장치는, 환자의 상태에 따라 외부로부터 입력되는 박동성 고주파 생성 요청신호에 따라 박동성 고주파 신호 정보 및 전력공급신호를 각각 발생시켜 무선신호로 변환시킨 후 송출하는 박동성 고주파 신호 정보 발생제어장치; 및 환자의 몸속에 이식되며, 상기 전력공급신호를 무선 수신하여 충전배터리에 충전하고, 박동성 고주파 신호 발생용 구동전원으로 공급하며, 상기 박동성 고주파 신호 정보를 무선 수신하고, 수신한 박동성 고주파 신호 정보를 바탕으로 박동성 고주파 신호를 발생시켜 환자 신체의 해당 부위에 전기적 자극이 인가되도록 하는 생체이식형 카테터;를 포함하여 구성된다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 환자의 환부 상태(임피던스 등)에 따라 전류, 전압, 듀레이션을 변경하여 다양한 신경자극 신호를 생성함으로써, 환자의 상태에 따라 고주파 신호를 적절히 조절하여 조사할 수 있고, 환자의 신체 내의 조직의 손상 없이 통증을 치료할 수 있는 장점이 있다.

Description

척수신경 자극을 위한 카테터용 박동성 고주파 신호 발생장치{Pulsatile RF signal generating apparatus for catheter to stimulate spinal nerves}

본 발명은 고주파 신호 발생장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 환자의 환부 상태(임피던스 등)에 따라 전류, 전압, 듀레이션(duration)을 변경하여 다양한 신경자극 신호를 생성함으로써, 고주파 신호를 적절히 조절하여 조사할 수 있고, 조직의 손상 없이 신경에 자극을 조사하여 통증을 치료할 수 있는 척수신경 자극을 위한 카테터용 박동성 고주파 신호 발생장치에 관한 것이다.

박동성 고주파는 다양한 만성통증 증후군의 치료를 위해 사용되어 왔다. 지속성 고주파에 비하여 신경손상이 거의 없는 장점이 있어, 최근 신경조절치료기로 부각되고 있다. 또한 만성 통증 질환을 가진 고령의 환자들에게 반복주사로 인해 다양한 합병증을 유발할 수 있는 스테로이드 주사를 피할 수 있는 도구로 볼 수 있다. 경추부와 요추부 후근신경절, 척추후지내측지 등에 박동성 고주파를 시행해 오던 것을 다양한 약물 치료에도 만족할만한 통증의 호전을 보이지 않는 만성 난치성 신경병증성 통증인 삼차신경통, 척추수술후 실패증후군, 복합부위 통증증후군, 대상포진 후 신경통증 등의 치료를 위해 척추신경, 얼굴 및 체간, 사지의 말초신경 박동성 고주파 치료가 확대되어 가고 있는 추세이다. 최근에는 관절강내 박동성 고주파를 시행하여 만성 관절통증을 감소시키는 효과가 있음이 보고되었다. 관절강내 박동성 고주파는 신경조직에 직접 작용하는 것이 아니라 관절강내 조직에 작용하여 항염증 작용, 면역세포 조절 작용을 하는 것으로 추정된다.

그런데, 이상과 같은 다양한 만성통증 증후군의 치료를 위해 사용되는 종래 고주파 신호 발생장치에서 발생하는 고주파 신호는 주파수가 485kHz로 고정되어 있어 환자의 상태에 따라 주파수를 적절히 조절하여 고주파 신호를 발생시켜야 함에도 불구하고, 그렇게 할 수 없는 문제점이 있다. 또한, 종래 고주파 신호 발생장치에서는 단지 10㎲ 단위로만 전기적 자극을 인가하도록 구성되어 있어 환자의 상태에 따라 전기적 자극의 인가 정도를 적절히(유연하게) 조절할 수 없는 문제점이 있다. 또한, 종래 고주파 신호 발생장치에서는 80℃ 정도의 온도로 신경을 응고해서 통증을 치료하는 고주파 열응고 방식을 채용하고 있어, 환자의 신경에 전기적 자극을 조사할 시 환자의 신체 내부의 조직이 손상을 입게 되는 문제점이 있다.

한편, 한국 등록특허공보 제10-1863542호(특허문헌 1)에는 "신경자극장치 및 이를 이용한 시스템"이 개시되어 있는바, 이에 따른 신경자극장치는 빛으로 전기를 생성하는 제1 전극과 제2 전극을 포함하는 광전지와, 그 광전지와 전기적으로 연결되어 광전지로부터 생성된 전기를 사용해 빛을 내는 제3 전극과 제4 전극을 포함하는 제1 광원을 포함하고, 제1 광원은 세포가 자극되는 파장의 빛을 발광하여 세포에 자극을 주는 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 특허문헌 1의 경우, 전원장치 없이 빛을 받아 전원을 공급하고, 특정 파장의 빛을 발광하여 특정한 세포를 자극할 수 있는 장점이 있기는 하나, 전기 에너지를 공급하는 소스가 빛으로 전기를 생성하는 광전지로 구성되어 있어, 빛이 없는 상황에서는 이 장치를 제대로 사용할 수 없는 문제가 있다. 또한, 어떤 특정 세포에 단지 빛을 조사하여 자극을 줌으로써 그에 따른 반응이나 어떤 현상을 얻는 것에 불과할 뿐, 어떠한 통증 치료에는 크게 기여할 수 없는 한계를 내포하고 있다.

한국 등록특허공보 제10-1863542호(2018.06.04. 공고)

본 발명은 이상과 같은 사항을 종합적으로 감안하여 창출된 것으로서, 환자의 환부 상태(임피던스 등)에 따라 전류, 전압, 듀레이션(duration)을 변경하여 다양한 신경자극 신호를 생성함으로써, 환자의 상태에 따라 고주파 신호를 적절히 조절하여 조사할 수 있고, 기존의 80℃ 정도의 온도로 신경을 응고해서 통증을 치료하는 고주파 열응고 방식과는 달리 42℃ 이하로 신경에 자극을 조사하여 조직의 손상 없이 통증을 치료할 수 있는 척수신경 자극을 위한 카테터용 박동성 고주파 신호 발생장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 척수신경 자극을 위한 카테터용 박동성 고주파 신호 발생장치는,

환자의 상태에 따라 외부로부터 입력되는 박동성 고주파 생성 요청신호에 따라 박동성 고주파 신호 정보 및 전력공급신호를 각각 발생시켜 무선신호로 변환시킨 후 송출하는 박동성 고주파 신호 정보 발생제어장치; 및

환자의 몸속에 이식되며, 상기 전력공급신호를 무선 수신하여 충전배터리에 충전하고, 박동성 고주파 신호 발생용 구동전원으로 공급하며, 상기 박동성 고주파 신호 정보를 무선 수신하고, 수신한 박동성 고주파 신호 정보를 바탕으로 박동성 고주파 신호를 발생시켜 환자 신체의 해당 부위에 전기적 자극이 인가되도록 하는 생체이식형 카테터;를 포함하고,

2개의 생체 이식형 카테터를 체내에 삽입하여 원하는 척수 신경구간을 자극하기 위해 상기 2개의 생체 이식형 카테터의 자극 동기화를 위하여 2개의 상기 박동성 고주파 신호 정보 발생장치를 동기화 모드로 구동시키며, 상기 박동성 고주파 신호 정보 발생장치는 환자의 통증 치료와 관련한 박동성 고주파 신호, 박동성 고주파 신호의 듀레이션(duration), 치료시간, 체내 전극 위치, 동기화 모드 선택 유무를 설정하고, 환자의 통증 치료시의 체내 전극 주변의 온도와, 환자의 체내에 인가되는 박동성 고주파 신호에 따른 전류 및 전압을 실시간으로 모니터링하는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 바람직하게는 상기 박동성 고주파 신호 정보 발생장치에 의해 환자의 통증 치료시의 체내 전극 주변의 온도와, 환자의 체내에 인가되는 박동성 고주파 신호에 따른 전류 및 전압을 실시간으로 모니터링함에 있어서, 오차를 실시간으로 보정 제어하기 위한 칼만 필터를 적용한 실시간 보정 제어 시스템을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 박동성 고주파 신호 정보 발생제어장치는 다양한 환자 상태정보를 제공하고, 환자 상태정보 중 하나의 환자 상태정보가 선택되면 해당 치료용 주파수, 동기화 모드, 듀레이션, 치료 시간을 선정할 수 있도록 서비스하는 인터페이스 화면이 제공되도록 하고, 환자의 상태에 따라 외부로부터 입력되는 박동성 고주파 생성 요청신호에 따라 박동성 고주파 신호 정보를 생성하여 안테나를 통해 무선 전송하며, 박동성 고주파 생성 제어신호에 기반하여 전력생성 제어신호를 생성시켜 무선 전력공급부로 출력하는 제어부와; 상기 제어부로부터의 전력생성 제어신호를 수신하고, 그에 상응하여 박동성 고주파신호를 발생시키기 위한 구동전력을 생성시킨 후 상기 생체이식형 카테터로 송출하는 무선 전력공급부를 포함하여 구성될 수 있다.

이때, 상기 무선 전력공급부는, 전압/전류 검출부로부터 출력단의 전압 및 전류를 피드백받고, 상기 제어부로부터의 전력생성 제어신호를 입력받아 상기 피드백된 전류, 전압 및 전력생성 제어신호를 기반으로 구동전력을 출력하는 전력송신 제어부와; 상기 전력송신 제어부로부터의 구동전력을 안테나를 통해 무선 전송하는 무선 전력송신부와; 출력단의 전압 및 전류를 검출하여 상기 전력송신 제어부로 피드백시키는 전류/전압 검출부를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 생체이식형 카테터는 상기 무선 전력공급부로부터 무선 전송된 전력을 수신하여 박동성 고주파 신호 발생용 구동전원으로 공급하는 전력수급부와; 상기 전력수급부로부터 박동성 고주파 신호 발생용 구동전원을 공급받고, 상기 제어부로부터 전송된 박동성 고주파 신호 정보를 무선 수신하여 박동성 고주파 신호를 발생하는 박동성 고주파 신호 발생부를 포함하여 구성될 수 있다.

이때, 상기 전력수급부는 상기 무선 전력공급부로부터 무선 전송된 전력을 무선 수신하는 무선 전력수신 안테나와; 상기 무선 전력수신 안테나를 통해 수신한 전력을 충전하고, 박동성 고주파 신호 발생용 구동전원으로 공급하는 무선충전부를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 상기 무선충전부는 수신한 전력을 장시간 충전가능한 충전 배터리로 구성될 수 있다.

이때, 또한 상기 박동성 고주파 신호 발생부는 상기 제어부로부터 무선 전송된 박동성 고주파 신호 정보를 무선 수신하는 제어신호 수신 안테나와; 상기 무선충전부로부터 박동성 고주파 신호 발생용 구동전원을 공급받고,상기 제어신호 수신 안테나를 통해 수신한 박동성 고주파 신호 정보를 바탕으로 박동성 고주파 신호를 발생하는 고주파 신호 발생부와; 상기 고주파 신호 발생부로부터 발생한 박동성 고주파 신호를 인가받아 환자의 신체 내의 해당 부위에 전기적 자극을 인가하는 전극을 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 상기 고주파 신호 발생부로부터 발생하는 박동성 고주파 신호는 400kHz∼500kHz의 주파수를 가질 수 있다.

또한, 상기 전극에 의해 환자의 신체 내의 해당 부위에 전기적 자극을 인가함에 있어서, 환자의 상태에 따라 2㎲, 5㎲, 10㎲ 중 적어도 어느 하나의 단위로 전기적 자극을 인가할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 환자의 환부 상태(임피던스 등)에 따라 전류, 전압, 듀레이션(duration)을 변경하여 다양한 신경자극 신호를 생성함으로써, 환자의 상태에 따라 고주파 신호를 적절히 조절하여 조사할 수 있고, 기존의 80℃ 정도의 온도로 신경을 응고해서 통증을 치료하는 고주파 열응고 방식과는 달리 42℃ 이하로 신경에 자극을 조사하여 조직의 손상 없이 통증을 치료할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 척수신경 자극을 위한 카테터용 박동성 고주파 신호 발생장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 박동성 고주파 신호 발생장치에 의해 발생한 박동성 고주파 신호 및 심부근육 및 신경근 전기자극을 이용한 통증치료 개념을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 박동성 고주파 신호 발생장치에 의해 발생한 박동성 고주파 신호를 이용한 신경자극 기술에 의해 신경성 통증 질환 및 루게릭 질환 치료 개념을 나타낸 도면이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어 해석되지 말아야 하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 척수신경 자극을 위한 카테터용 박동성 고주파 신호 발생장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 척수신경 자극을 위한 카테터용 박동성 고주파 신호 발생장치(100)는 크게 박동성 고주파 신호 정보 발생 제어장치(110)와 생체이식형 카테터(140)를 포함하여 구성된다.

박동성 고주파 신호 정보 발생 제어장치(110)는 환자의 상태에 따라 외부로부터 입력되는 박동성 고주파 생성 요청신호에 따라 박동성 고주파 신호 정보 및 전력공급신호를 각각 발생시켜 무선신호로 변환시킨 후 송출한다.

생체 이식형 카테터(140)는 환자의 몸속에 이식되며, 상기 전력공급신호를 무선 수신하여 충전배터리에 충전하고, 박동성 고주파 신호 발생용 구동전원으로 공급하며, 상기 박동성 고주파 신호 정보를 무선 수신하고, 수신한 박동성 고주파 신호 정보를 바탕으로 박동성 고주파 신호를 발생시켜 환자 신체의 해당 부위에 전기적 자극이 인가되도록 한다.

이상과 같은 본 발명의 척수신경 자극을 위한 카테터용 박동성 고주파 신호 발생장치(100)는 2개의 상기 생체 이식형 카테터(140)를 체내에 삽입하여 원하는 척수 신경구간을 자극하기 위해 상기 2개의 생체 이식형 카테터(140)의 자극 동기화를 위하여 2개의 상기 박동성 고주파 신호 정보 발생장치(100)를 동기화 모드로 구동시키며, 상기 박동성 고주파 신호 정보 발생장치(100)는 환자의 통증 치료와 관련한 박동성 고주파 신호, 박동성 고주파 신호의 듀레이션(duration), 치료시간, 체내 전극 위치, 동기화 모드 선택 유무를 설정하고, 환자의 통증 치료시의 체내 전극 주변의 온도와, 환자의 체내에 인가되는 박동성 고주파 신호에 따른 전류 및 전압을 실시간으로 모니터링한다.

여기서, 본 발명의 척수신경 자극을 위한 카테터용 박동성 고주파 신호 발생장치(100)는 바람직하게는 상기 박동성 고주파 신호 정보 발생장치(100)에 의해 환자의 통증 치료시의 체내 전극 주변의 온도와, 환자의 체내에 인가되는 박동성 고주파 신호에 따른 전류 및 전압을 실시간으로 모니터링함에 있어서, 오차를 실시간으로 보정 제어하기 위하여 칼만 필터를 적용한 실시간 보정 제어 시스템(미도시)을 더 포함할 수 있다. 여기서, 칼만 필터에 대해 부연 설명을 해보기로 한다.

칼만 필터는 칼만(Rudolf E. Kalman)에 의해 개발된 필터링 알고리즘으로서, 잡음이 포함되어 있는 역학적 상태를 추적하는 재귀 필터로서 시간에 따라 진행한 측정을 기반으로 한다. 칼만 필터링은 불규칙 외난外亂)을 포함하는 동적 시스템 (Dynamic System)에 적용되는 최적 상태 추정과정(Optimal state estimation process)으로서, 칼만 필터는 이산 실시간격(Discrete Real Time Interval)마다 측정되는 잡음(Noise)이 실린 데이터로부터 동적 시스템의 미지의 상태변수를 최적으로 추정하기위한 선형, 불편향(unbiased), 최소오차분산(minimum error variance)의 반복적 알고리즘(recursive algorithm)이다.

이와 같은 칼만 필터는 산업분야에서는 인공위성의 항법, 미사일의 궤적추정, 레이다 등에 많이 이용되어 왔고, 최근의 고속의 고성능 마이크로 프로세서의 발달로 매우 복잡한 실시간 처리 시스템에서도 점점 더 이용가치가 높아지고 있다. 칼만 필터링 절차는 선형모델에서 상태변수들을 추정하기 위해 만들어진 것이므로 만일 모델이 비선형이라면 필터링식을 유도하는 과정에서 선형화(Linearization Procedure)가 이루어져야 하는데, 이때는 이전의 추정된 상태변수로부터 실시간 선형 테일러 근사화(real time linear Taylor approximation)를 하게 되고, 여기서 얻어지는 칼만 필터를 확장 칼만 필터(Extended Kalman Filter)라 한다.

한편, 상기 박동성 고주파 신호 정보 발생제어장치(110)는 다양한 환자 상태정보를 제공하고, 환자 상태정보 중 하나의 환자 상태정보가 선택되면 해당 치료용 주파수, 동기화 모드, 듀레이션, 치료 시간을 선정할 수 있도록 서비스하는 인터페이스 화면이 제공되도록 하고, 환자의 상태에 따라 외부로부터 입력되는 박동성 고주파 생성 요청신호에 따라 박동성 고주파 신호 정보를 생성하여 안테나(121)를 통해 무선 전송하며, 박동성 고주파 생성 제어신호에 기반하여 전력생성 제어신호를 생성시켜 무선 전력공급부(130)로 출력하는 제어부(120)와; 상기 제어부(120)로부터의 전력생성 제어신호를 수신하고, 그에 상응하여 박동성 고주파신호를 발생시키기 위한 구동전력을 생성시킨 후 상기 생체이식형 카테터(140)로 송출하는 무선 전력공급부(130)를 포함하여 구성될 수 있다.

이때, 상기 무선 전력공급부(130)는, 전압/전류 검출부(133)로부터 출력단의 전압 및 전류를 피드백받고, 상기 제어부(120)로부터의 전력생성 제어신호를 입력받아 상기 피드백된 전류, 전압 및 전력생성 제어신호를 기반으로 구동전력을 출력하는 전력송신 제어부(131)와; 전력송신 제어부(131)로부터의 구동전력을 안테나(134)를 통해 무선 전송하는 무선 전력송신부(132)와; 출력단의 전압 및 전류를 검출하여 상기 전력송신 제어부(131)로 피드백시키는 전류/전압 검출부(133)를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 생체이식형 카테터(140)는 상기 무선 전력공급부(130)로부터 무선 전송된 전력을 수신하여 박동성 고주파 신호 발생용 구동전원으로 공급하는 전력수급부(150)와; 상기 전력수급부(150)로부터 박동성 고주파 신호 발생용 구동전원을 공급받고, 상기 제어부(120)로부터 전송된 박동성 고주파 신호 정보를 무선 수신하여 박동성 고주파 신호를 발생하는 박동성 고주파 신호 발생부(160)를 포함하여 구성될 수 있다.

이때, 상기 전력수급부(150)는 상기 무선 전력공급부(130)로부터 무선 전송된 전력을 무선 수신하는 무선 전력수신 안테나(151)와; 상기 무선 전력수신 안테나(151)를 통해 수신한 전력을 충전하고, 박동성 고주파 신호 발생용 구동전원으로 공급하는 무선충전부(152)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 이와 같은 무선충전부(152)는 수신한 전력을 장시간 충전하는 충전 배터리로 구성될 수 있다.

이때, 또한 상기 박동성 고주파 신호 발생부(160)는 상기 제어부(120)로부터 무선 전송된 박동성 고주파 신호 정보를 무선 수신하는 제어신호 수신 안테나(161)와; 상기 무선충전부(152)로부터 박동성 고주파 신호 발생용 구동전원을 공급받고,상기 제어신호 수신 안테나(161)를 통해 수신한 박동성 고주파 신호 정보를 바탕으로 박동성 고주파 신호를 발생하는 고주파 신호 발생부(162)와; 고주파 신호 발생부(162)로부터 발생한 박동성 고주파 신호를 인가받아 환자의 신체 내의 해당 부위에 전기적 자극을 인가하는 전극(163)을 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 상기 고주파 신호 발생부(162)로부터 발생하는 박동성 고주파 신호의 주파수는 400kHz∼500kHz의 값을 가질 수 있다. 이와 같이 주파수의 범위를 400kHz∼500kHz로 설계함에 따라, 종래 고주파 신호 발생장치에서 발생하는 고주파 신호가 485kHz로 고정되어 있어 환자의 상태에 따라 주파수를 적절히 조절하여 고주파 신호를 발생시켜야 함에도 불구하고, 그렇게 할 수 없는 문제를 해소할 수 있게 된다.

또한, 상기 전극(163)에 의해 환자의 신체 내의 해당 부위에 전기적 자극을 인가함에 있어서, 환자의 상태에 따라 2㎲, 5㎲, 10㎲ 중 적어도 어느 하나의 단위로 전기적 자극을 인가할 수 있다. 이와 같이 2㎲, 5㎲, 10㎲ 중 적어도 어느 하나의 단위로 전기적 자극을 인가함에 따라, 종래 고주파 신호 발생장치에서 단지 10㎲ 단위로만 전기적 자극을 인가함으로써 환자의 상태에 따라 적절히(유연하게) 대처할 수 없는 문제를 해소할 수 있게 된다.

상기 전극(163)에 의해 환자의 신체 내의 해당 부위에 전기적 자극을 인가함에 있어서, 바람직하게는 42℃ 이하로 신경에 자극을 조사한다. 이와 같이, 42℃ 이하로 신경에 자극을 조사함으로써 기존의 80℃ 정도의 온도로 신경을 응고해서 통증을 치료하는 고주파 열응고 방식에서와 같은 조직 손상의 문제를 근본적으로 해소할 수 있게 된다.

그러면, 이하에서는 이상과 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 척수신경 자극을 위한 카테터용 박동성 고주파 신호 발생장치(100)의 동작에 대해 간략히 설명해 보기로 한다.

박동성 고주파 신호 정보 발생제어장치(110)의 제어부(120)는 환자의 상태에 따라 외부로부터 입력되는 박동성 고주파 생성 요청신호에 따라 박동성 고주파 신호 정보를 생성하여 안테나(121)를 통해 무선 전송하고, 박동성 고주파 생성 제어신호에 기반하여 전력생성 제어신호를 생성시켜 무선 전력공급부(130)로 출력한다.그러면, 무선 전력공급부(130)의 전력송신 제어부(131)는 상기 제어부(120)로부터의 전력생성 제어신호를 수신하는 한편 전압/전류 검출부(133)로부터 출력단의 전압 및 전류를 피드백받아, 피드백된 전류, 전압 및 전력생성 제어신호를 기반으로 구동전력을 출력한다. 그리고 무선 전력송신부(132)는 전력송신 제어부(131)로부터의 구동전력을 안테나(134)를 통해 무선 전송한다.

생체이식형 카테터(140) 측의 전력수급부(150)의 무선 전력수신 안테나(151)는 상기 무선 전력공급부(130)의 무선 전력송신부(132)로부터 무선 전송된 전력을 무선 수신하고, 무선충전부(152)는 무선 전력수신 안테나(151)를 통해 수신한 전력을 충전하고, 박동성 고주파 신호 발생용 구동전원을 박동성 고주파 신호 발생부(160)의 고주파 신호 발생부(162)로 공급한다. 그러면, 고주파 신호 발생부(162)는 무선충전부(152)로부터의 박동성 고주파 신호 발생용 구동전원을 공급받고, 제어신호 수신 안테나(161)를 통해 수신한 박동성 고주파 신호 정보를 바탕으로 박동성 고주파 신호를 발생하여 전극(163)을 통해 환자의 신체 내의 해당 부위에 전기적 자극을 인가한다.

이상과 같은 일련의 과정에 있어서, 2개의 생체 이식형 카테터(140)를 체내에 삽입하여 원하는 척수 신경구간을 자극하기 위해 2개의 생체 이식형 카테터(140)의 자극 동기화를 위하여 2개의 박동성 고주파 신호 정보 발생장치(100)를 동기화 모드로 구동시킨다. 또한, 박동성 고주파 신호 정보 발생장치(100)는 환자의 통증 치료와 관련한 박동성 고주파 신호, 박동성 고주파 신호의 듀레이션(duration), 치료시간, 체내 전극 위치, 동기화 모드 선택 유무를 설정하고, 환자의 통증 치료시의 체내 전극 주변의 온도와, 환자의 체내에 인가되는 박동성 고주파 신호에 따른 전류 및 전압을 실시간으로 모니터링한다. 또한, 환자의 환부 상태(임피던스 등)에 따라 전류, 전압, 듀레이션(duration)을 변경하여 다양한 신경자극 신호를 발생하게 되며, 특히 기존의 80℃ 정도의 온도로 신경을 응고해서 통증을 치료하는 고주파 열응고 방식과는 달리 42℃ 이하로 신경에 자극을 조사함으로써 환자의 신체 조직의 손상 없이 통증을 치료할 수 있게 된다.

한편, 도 2는 본 발명에 따른 박동성 고주파 신호 발생장치에 의해 발생한 박동성 고주파 신호 및 심부근육 및 신경근 전기자극을 이용한 통증치료 개념을 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, (A)는 본 발명의 박동성 고주파 신호 발생장치에 의해 발생한 박동성 고주파 신호를 나타낸 것으로서, 이러한 박동성 고주파 신호는 400kHz∼500kHz의 주파수를 갖는다. 또한, 환자의 상태에 따라 2㎲, 5㎲, 10㎲ 중 적어도 어느 하나의 단위로 박동성 고주파 펄스를 발생시켜 환자의 체내에 이식되어 있는 전극을 통해 신체 내부에 전기적 자극을 인가할 수 있다.

이와 같은 박동성 고주파를 이용한 신경자극 치료 기술은 신경성 통증 질환과 루게릭 질환의 치료 등에 사용될 수 있다.

(B)는 심부근육 및 신경근 전기 자극을 이용한 통증치료 및 근육 강화 개념을 나타낸 것으로서, 심부 근육(deep muscle)이나 신경근에 전기적 자극을 인가함으로써 통증을 치료하거나 근육을 강화할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 박동성 고주파 신호 발생장치에 의해 발생한 박동성 고주파 신호를 이용한 신경자극 기술에 의해 신경성 통증 질환 및 루게릭 질환 치료 개념을 나타낸 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 척수(spinal cord)에 2개의 생체 이식형 카테터(140)를 삽입하여 박동성 고주파 신호를 전기적 자극으로 인가하게 되며, 환자의 환부 상태(임피던스 등)에 따라 전류, 전압, 듀레이션(duration)을 변경하여 다양한 신경자극 신호를 발생하여 인가하게 된다. 이러한 신경자극 기술에 의해 신경성 통증 질환 및 루게릭 질환을 치료하게 된다.

이상의 설명과 같이, 본 발명에 따른 척수신경 자극을 위한 카테터용 박동성 고주파 신호 발생장치는 이와 같은 본 발명에 의하면, 환자의 환부 상태(임피던스 등)에 따라 전류, 전압, 듀레이션(duration)을 변경하여 다양한 신경자극 신호를 생성함으로써, 환자의 상태에 따라 고주파 신호를 적절히 조절하여 조사할 수 있고, 기존의 80℃ 정도의 온도로 신경을 응고해서 통증을 치료하는 고주파 열응고 방식과는 달리 42℃ 이하로 신경에 자극을 조사하여 조직의 손상 없이 통증을 치료할 수 있는 장점이 있다.

이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경, 응용될 수 있음은 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 다음의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100:(본 발명)척수신경 자극을 위한 카테터용 박동성 고주파 신호 발생장치
110: 박동성 고주파 신호 정보 발생 제어장치 120: 제어부
121,134: 안테나 130: 무선 전력공급부
131: 전력송신 제어부 132: 무선 전력송신부
133: 전류/전압 검출부 140: 생체 이식형 카테터
150: 전력수급부 151: 무선전력 수신 안테나
152: 무선충전부(충전배터리) 160: 박동성 고주파 신호 발생부
161: 제어신호 수신 안테나 162: 고주파 신호 발생부
163: 전극

Claims (10)

1. 환자의 상태에 따라 외부로부터 입력되는 박동성 고주파 생성 요청신호에 따라 박동성 고주파 신호 정보 및 전력공급신호를 각각 발생시켜 무선신호로 변환시킨 후 송출하는 박동성 고주파 신호 정보 발생제어장치; 및
   환자의 몸속에 이식되며, 상기 전력공급신호를 무선 수신하여 충전배터리에 충전하고, 박동성 고주파 신호 발생용 구동전원으로 공급하며, 상기 박동성 고주파 신호 정보를 무선 수신하고, 수신한 박동성 고주파 신호 정보를 바탕으로 박동성 고주파 신호를 발생시켜 환자 신체의 해당 부위에 전기적 자극이 인가되도록 하는 생체이식형 카테터;를 포함하고,
   2개의 생체 이식형 카테터를 체내에 삽입하여 원하는 척수 신경구간을 자극하기 위해 상기 2개의 생체 이식형 카테터의 자극 동기화를 위하여 2개의 상기 박동성 고주파 신호 정보 발생장치를 동기화 모드로 구동시키며, 상기 박동성 고주파 신호 정보 발생장치는 환자의 통증 치료와 관련한 박동성 고주파 신호, 박동성 고주파 신호의 듀레이션(duration), 치료시간, 체내 전극 위치, 동기화 모드 선택 유무를 설정하고, 환자의 통증 치료시의 체내 전극 주변의 온도와, 환자의 체내에 인가되는 박동성 고주파 신호에 따른 전류 및 전압을 실시간으로 모니터링하고,
   상기 박동성 고주파 신호 정보 발생장치에 의해 환자의 통증 치료시의 체내 전극 주변의 온도와, 환자의 체내에 인가되는 박동성 고주파 신호에 따른 전류 및 전압을 실시간으로 모니터링함에 있어서, 오차를 실시간으로 보정 제어하기 위한 칼만 필터를 적용한 실시간 보정 제어 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 척수신경 자극을 위한 카테터용 박동성 고주파 신호 발생장치.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 박동성 고주파 신호 정보 발생제어장치는,
   다양한 환자 상태정보를 제공하고, 환자 상태정보 중 하나의 환자 상태정보가 선택되면 해당 치료용 주파수, 동기화 모드, 듀레이션, 치료 시간을 선정할 수 있도록 서비스하는 인터페이스 화면이 제공되도록 하고, 환자의 상태에 따라 외부로부터 입력되는 박동성 고주파 생성 요청신호에 따라 박동성 고주파 신호 정보를 생성하여 안테나를 통해 무선 전송하며, 박동성 고주파 생성 제어신호에 기반하여 전력생성 제어신호를 생성시켜 무선 전력공급부로 출력하는 제어부; 및
   상기 제어부로부터의 전력생성 제어신호를 수신하고, 그에 상응하여 박동성 고주파신호를 발생시키기 위한 구동전력을 생성시킨 후 상기 생체이식형 카테터로 송출하는 무선 전력공급부를 포함하는 척수신경 자극을 위한 카테터용 박동성 고주파 신호 발생장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 무선 전력공급부는,
   전압/전류 검출부로부터 출력단의 전압 및 전류를 피드백받고, 상기 제어부로부터의 전력생성 제어신호를 입력받아 상기 피드백된 전류, 전압 및 전력생성 제어신호를 기반으로 구동전력을 출력하는 전력송신 제어부와;
   상기 전력송신 제어부로부터의 구동전력을 안테나를 통해 무선 전송하는 무선 전력송신부; 및
   출력단의 전압 및 전류를 검출하여 상기 전력송신 제어부로 피드백시키는 전류/전압 검출부를 포함하는 척수신경 자극을 위한 카테터용 박동성 고주파 신호 발생장치.
   
5. 제3항에 있어서,
   상기 생체이식형 카테터는,
   상기 무선 전력공급부로부터 무선 전송된 전력을 수신하여 박동성 고주파 신호 발생용 구동전원으로 공급하는 전력수급부; 및
   상기 전력수급부로부터 박동성 고주파 신호 발생용 구동전원을 공급받고, 상기 제어부로부터 전송된 박동성 고주파 신호 정보를 무선 수신하여 박동성 고주파 신호를 발생하는 박동성 고주파 신호 발생부를 포함하는 척수신경 자극을 위한 카테터용 박동성 고주파 신호 발생장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 전력수급부는,
   상기 무선 전력공급부로부터 무선 전송된 전력을 무선 수신하는 무선 전력수신 안테나; 및
   상기 무선 전력수신 안테나를 통해 수신한 전력을 충전하고, 박동성 고주파 신호 발생용 구동전원으로 공급하는 무선충전부를 포함하는 척수신경 자극을 위한 카테터용 박동성 고주파 신호 발생장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 무선충전부는 수신한 전력을 장시간 충전가능한 충전 배터리로 구성된 것을 특징으로 하는 척수신경 자극을 위한 카테터용 박동성 고주파 신호 발생장치.
   
8. 제6항에 있어서,
   상기 박동성 고주파 신호 발생부는,
   상기 제어부로부터 무선 전송된 박동성 고주파 신호 정보를 무선 수신하는 제어신호 수신 안테나와;
   상기 무선충전부로부터 박동성 고주파 신호 발생용 구동전원을 공급받고, 상기 제어신호 수신 안테나를 통해 수신한 박동성 고주파 신호 정보를 바탕으로 박동성 고주파 신호를 발생하는 고주파 신호 발생부; 및
   상기 고주파 신호 발생부로부터 발생한 박동성 고주파 신호를 인가받아 환자의 신체 내의 해당 부위에 전기적 자극을 인가하는 전극을 포함하는 척수신경 자극을 위한 카테터용 박동성 고주파 신호 발생장치.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 고주파 신호 발생부로부터 발생하는 박동성 고주파 신호는 400kHz∼500kHz의 주파수를 가지는 것을 특징으로 하는 척수신경 자극을 위한 카테터용 박동성 고주파 신호 발생장치.
   
10. 제8항에 있어서,
    상기 전극에 의해 환자의 신체 내의 해당 부위에 전기적 자극을 인가함에 있어서, 환자의 상태에 따라 2㎲, 5㎲, 10㎲ 중 적어도 어느 하나의 단위로 전기적 자극을 인가하는 것을 특징으로 하는 척수신경 자극을 위한 카테터용 박동성 고주파 신호 발생장치.

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