KR102198813B1 - 척수 신경을 관찰하기 위한 윈도우 장치 및 이를 이용한 관찰 방법 - Google Patents

Abstract

척수 신경을 관찰하기 위한 윈도우 장치로서, 중앙부가 개구된 원통형으로 형성되고 상부 직경보다 좁은 하부 직경을 가지기 위해 단차가 형성된 돌출부, 그리고 중앙부가 개구된 원판형으로 형성되고 상기 돌출부의 하단에 연결되며 생체 내부에 삽입되어 상기 돌출부를 고정시키는 지지대를 포함한다.

Description

척수 신경을 관찰하기 위한 윈도우 장치 및 이를 이용한 관찰 방법{WINDOW DEVICE FOR OBSERVING SPINAL NERVE}

본 발명은 척수 신경을 관찰하기 위한 윈도우 장치에 관한 것이다.

수술 후 현미경을 통해 척수 신경의 재생을 관찰하기 위해서는 현미경 렌즈가 수술 부위에 접근하여 생체 내부를 관찰할 수 있어야 하며, 이를 위해 윈도우 장치를 척수 부위에 이식해야 한다. 그러나, 기존에 사용되던 윈도우 장치는 소재 및 구조상 수술 부위에 삽입하기 어렵고 삽입 후에도 지속적인 추적 관찰이 용이하지 않은 문제가 있었다.

구체적으로, 도 1을 참고하면, 종래의 윈도우 장치는 금속성 소재로 구성되어 있으며, 윈도우 장치를 현미경 렌즈 부위에 고정하기 위해 큰 결착부를 포함하고 있다. 종래의 윈도우 장치를 수술 부위에 이식하는 경우 금속성 소재로 인해 생체적합성이 현저히 떨어지며, 큰 결착부로 인해 윈도우 장치가 삽입된 부위의 활동성이 저해되고 스트레스가 유발되는 문제가 발생한다. 특히, 척수 수술의 경우 윈도우 장치를 척추에 고정하여야 하는데, 금속성 소재의 윈도우 장치를 큰 결착부를 통해 척추에 물리적으로 클램핑하는 경우 척추의 유연성을 방해하며 침습적이라는 문제가 있었다.

KR 10-1767339 B JP 6321540 B

RITSMA, L., Intravital microscopy through an abdominal imaging window reveals a pre-micrometastasis stage during liver metastasis, Science translational medicine, 2012.10.31, 4권 158호

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 중앙부가 개구된 원판형으로 형성되어 척추 부근에 삽입시 마찰력을 유지할 수 있는 지지대 및 지지대 상에 연결되고 중앙부가 개구된 원통형으로 형성되어 외피세포와 봉합이 용이한 돌출부를 포함하는 윈도우 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 척수 신경을 관찰하기 위한 윈도우 장치는 중앙부가 개구된 원통형으로 형성되고 상부 직경보다 좁은 하부 직경을 가지기 위해 단차가 형성된 돌출부, 그리고 중앙부가 개구된 원판형으로 형성되고 상기 돌출부의 하단에 연결되며 생체 내부에 삽입되어 상기 돌출부를 고정시키는 지지대를 포함한다.

상기 돌출부 및 상기 지지대는 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS) 소재로 이루어진다.

상기 지지대는 상부에서 하부로 갈수록 직경이 넓어지는 원추대 모양을 갖는다.

상기 지지대는 마찰계수가 높아지도록 생체 내부와 마찰하는 면에 단위 무늬가 반복되어 양각 형성된다.

상기 단위 무늬는 복수의 선들을 포함하는 다각형 무늬이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 척수 신경을 관찰하기 위한 윈도우 장치는 링형으로 형성되어 상기 단차의 외측에 삽입되고, 상기 돌출부가 현미경 스테이지에 구비된 구멍에 삽입되는 경우 상기 돌출부를 상기 현미경 스테이지에 자석의 척력으로 고정시키는 자석부를 더 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 척수 신경을 관찰하기 위한 윈도우 장치는 중앙부가 개구된 원판형으로 형성되고 상기 현미경 스테이지에 구비된 구멍의 내측에 체결되며, 금속 재질로 이루어져 있어 상기 돌출부가 상기 현미경 스테이지에 구비된 구멍에 삽입되는 경우 상기 자석부와 척력으로 연결되는 고정부를 더 포함한다.

본 발명에 따르면, 윈도우 장치를 생체에 이식하는 경우 골격에 고정하지 않고 원판형의 지지대 및 외피세포와 봉합 가능한 돌출부를 이용하여 윈도우 장치를 고정할 수 있는바, 골격의 유연성을 방해하지 않고 장시간 동안 척수 신경의 관찰이 용이하다.

도 1은 종래의 윈도우 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 한 실시예에 따른 윈도우 장치를 도시한 사시도이다.
도 3은 한 실시예에 따른 윈도우 장치를 도시한 단면도이다.
도 4는 한 실시예에 따른 윈도우 장치를 도시한 평면도이다.
도 5는 한 실시예에 따른 윈도우 장치가 척추 부근에 삽입되는 방법을 설명하는 도면이다.
도 6은 한 실시예에 따른 생체에 삽입된 윈도우 장치를 이용하여 척수 신경을 관찰하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 7은 한 실시예에 따른 윈도우 장치의 지지대를 도시한 도면이다.
도 8은 실제로 구현된 윈도우 장치를 도시한 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

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 있는 것을 의미한다.

도 2 내지 도 4는 각각 한 실시예에 따른 윈도우 장치를 설명하는 도면이다.

도 2 내지 도 4를 참고하면, 윈도우 장치(100)는 돌출부(110), 지지대(120), 자석부(130) 및 고정부(140)를 포함한다.

돌출부(110)는 중앙부가 개구된 원통형으로 형성되고, 상부 직경보다 좁은 하부 직경을 가지기 위해 단차(111)를 형성한다. 즉, 돌출부(110)는 임의의 지점에 형성된 계단 형상의 단차(111)를 통해 상부 직경보다 좁은 하부 직경을 가질 수 있다.

일 실시예에서, 돌출부(110)는 14mm의 상부 직경을 가질 수 있고, 돌출부(110)에서 개구된 부분은 현미경 렌즈의 입출이 용이하도록 하기 위해 충분한 직경, 예를 들면, 8mm의 직경을 가질 수 있다. 또한, 단차(111)에 의한 돌출부(110)의 하부 직경은 10mm일 수 있고, 윈도우 장치(100)가 생채 내에 삽입된 후 돌출부(110)와 피부가 봉합되는 것을 고려하면 돌출부(110)의 높이는 6mm 내지 7mm일 수 있다.

지지대(120)는 중앙부가 개구된 원판형으로 형성되고, 돌출부(110)의 하단에 연결되며 생체 내부에 삽입되어 돌출부(110)를 고정시킨다. 이때, 지지대(120)는 상부에서 하부로 갈수록 직경이 넓어지고 일정한 높이를 가진 윈추대 모양으로 구성될 수 있으며, 이 경우 생체 내부에 삽입시 원판형에 비해 더 넓은 바닥면을 통해 마찰력을 유지할 수 있다.

또한, 지지대(120)는 생체 내부에 삽입시 좀 더 강한 마찰력을 통해 돌출부(110)를 고정시키기 위해 마찰계수가 높아지도록, 생체 내부와 마찰하는 면에 특정 무늬가 형성될 수 있다. 지지대(120)의 마찰 면에 형성되는 무늬에 대해서는 이후 도 7을 통해 자세히 설명한다.

지지대(120)와 돌출부(110)가 연결되는 부분인 지지대(120)의 상부 직경은 돌출부(110)의 하부 직경과 동일한 10mm일 수 있다.

윈도우 장치(100)가 이식된 경우, 지지대(120)의 하부 직경의 넓이가 넓을수록 돌출부(110)를 안정하게 지지할 수 있다. 다만, 윈도우 장치(100)가 주로 이식될 생쥐의 성체의 등 너비는 평균 1.8cm 내지 2cm이므로, 지지대(120)의 하부 직경의 넓이가 1.8cm 이상이 되는 경우 지지대(120)의 하부와 밀착하게 되는 생쥐의 몸통의 굴곡으로 인해 윈도우 장치(100)가 휘어지게 된다. 이 경우, 윈도우 장치(100)가 삽입되기 위해 절개한 부위가 커지는 문제가 발생한다. 따라서, 지지대(120)의 하부 직경은 1.6cm 이하 일 수 있고, 바람직하게는 1.6cm일 수 있다.

윈도우 장치(100)가 생체 내부에 삽입되는 경우 삽입 부위의 활동성을 유지하기 위해 돌출부(110) 및 지지대(120)는 가볍고 유연한 재질로 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 윈도우 장치(100)를 구성하는 돌출부(110) 및 지지대(120)는 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS) 소재로 이루어질 수 있다.

자석부(130)는 링형으로 형성되어 돌출부(110)에 형성된 단차(111)의 외측에 삽입된다. 돌출부(110)가 폴리디메틸실록산과 같이 유연한 재질로 이루어진 경우 자석부(130)는 단차(111)에 의해 형성된 돌출부(110)의 홈 부분에 쉽게 삽입될 수 있다. 일 실시예에서, 자석부(130)의 외부 직경은 14mm일 수 있고, 내부 직경은 단차(111)에 의한 돌출부(110)의 하부 직경과 동일한 10mm일 수 있다. 또한, 자석부(130)는 네오디뮴 자석(Neodymium Magnet)으로 구성될 수 있다.

자석부(130)는 돌출부(110)가 현미경 스테이지에 구비된 구멍에 삽입되는 경우 돌출부(110)를 현미경 스테이지에 자석의 척력으로 고정시키며, 이에 대한 자세한 내용은 후술한다.

고정부(140)는 중앙부가 개구된 원판형으로 형성되고 돌출부(110)가 삽입되는 현미경 스테이지의 구멍의 내측에 체결된다. 이를 위해 고정부(140)는 원판상에 적어도 하나 이상의 나사홈을 구비하고, 나사를 통해 현미경 스테이지에 고정될 수 있다. 고정부(140)는 금속 재질로 이루어져 있어 돌출부(110)가 현미경 스테이지에 구비된 구멍에 삽입되는 경우 자석부(130)와 척력으로 연결되며, 이에 대한 자세한 내용은 후술한다.

도 5는 한 실시예에 따른 윈도우 장치가 척추 부근에 삽입되는 방법을 설명하는 도면이다.

도 5를 참고하면, 척추 수술 후 해당 부위에 경막이 제거되면 윈도우 장치(100)가 경막이 제거된 부위에 삽입될 수 있다. 이때, 지지대(120)는 피부의 아래 부분에 넓게 배치되며, 돌출부(110)는 피부의 내피 및 외피와 함께 봉합된다.

돌출부(110) 및 지지대(120)는 각각 중앙부가 개구되었으므로, 윈도우 장치(100)가 척추 부근에 삽입되는 경우, 사용자는 돌출부(110)에서 개구된 부분에 현미경을 배치하고 현미경을 통해 척수 신경을 관찰할 수 있다.

비록 도 5에서는 윈도우 장치(100)가 척추 부근에 삽입되는 모습을 나타내기 위해 돌출부(110)에 형성된 단차(111)의 외부에 자석부(130)가 삽입되지 않았으나, 생체에 삽입된 윈도우 장치가 현미경 스테이지에 고정될 것을 고려하면 자석부(130)가 삽입된 윈도우 장치(100)를 생체에 삽입할 수도 있다.

도 6은 한 실시예에 따른 생체에 삽입된 윈도우 장치를 이용하여 척수 신경을 관찰하는 방법을 설명하는 도면이다.

도 6을 참고하면, 우선 윈도우 장치(100)의 돌출부(110)에 형성된 단차(111)의 외부에 자석부(130)를 삽입하고, 돌출부(110)를 지지하는 지지대(120)를 생체 내부에 삽입하고, 자석부(130)가 삽입된 돌출부(110)를 피부와 봉합시킨다.

자석부(130)를 이용하여 돌출부(110)를 현미경 스테이지(200)에 고정하기 위해, 자석부(130)가 삽입된 돌출부(110)를 현미경 스테이지(200)에 구비된 구멍에 삽입하기 전에 현미경 스테이지(200)에 구비된 구멍의 내측(210)에 중앙부가 개구된 원판형으로 형성된 고정부(140)를 체결한다. 이 때, 고정부(140)는 금속 재질로 이루어져 있는바, 자석부(130)가 삽입된 돌출부(110)가 현미경 스테이지(200)에 구비된 구멍에 삽입되는 경우, 구멍 내에 위치한 고정부(140)와 자석부(130) 사이의 척력에 의해 돌출부(110)가 현미경 스테이지(200)에 고정될 수 있다.

본 발명의 윈도우 장치(100)는 자석을 이용하여 현미경 스테이지(200)에 고정되는바, 현미경 스테이지(200)로부터 용이하게 탈부착이 가능하다. 따라서, 윈도우 장치(100)가 생체 내에 삽입된 이후 생체 내부를 관찰하는 시간까지 생체 내부가 오염되는 것을 방지하고자 셀로판지와 같은 막을 윈도우 장치(100)와 현미경 스테이지(200) 사이에 끼워둘 수 있으며, 이후 생체 내부를 관찰하고자 윈도우 장치(100)를 현미경 스테이지(200)로부터 탈착하고 끼어둔 막을 제거한 이후 손쉽게 부착할 수 있다.

윈도우 장치(100)가 현미경 스테이지(200)에 고정되면, 돌출부(110)의 상단에 개구된 부분에 현미경(300)을 배치하고, 현미경(300)을 통해 윈도우 장치(100)가 삽입된 생체 내부를 관찰할 수 있다.

도 7은 한 실시예에 따른 윈도우 장치의 지지대를 도시한 도면이다.

도 7을 참고하면, 지지대(120)는 마찰계수가 높아지도록 생체 내부와 마찰하는 면에 단위 무늬가 반복되어 양각 형성된다. 이 경우, 단위 무늬는 복수의 선들을 포함하는 다각형 무늬일 수 있다.

예를 들면, 도 7에서, 단위 무늬는 3개의 선을 포함하고 가로 및 세로 길이가 각각 3mm인 정방형의 사각형일 수 있으며, 지지대(120)에서 생체 내부와 마찰하는 면에는 상기 단위 무늬가 복수 개 양각 형성될 수 있다.

도 8은 실제로 구현된 윈도우 장치를 도시한 도면이다.

도 8 (a)를 참고하면, 한 실시예에 따른 윈도우 장치는 폴리디메틸실록산 소재로 이루어질 수 있어, 투명하고 탄력성이 있으며 질긴 성질을 가진다. 따라서, 윈도우 장치는 금속성 소재로 구성된 종래의 윈도우 장치와 비교할 때, 수술 부위의 크기에 따라 잘라서 사용가능하며, 표피와 함께 봉합이 가능하다. 또한, 폴리디메틸실록산 소재는 광학 간섭이 거의 발생하지 않아 생체 관찰을 하는데 용이하다.

도 8 (b)를 참고하면, 한 실시예에 따른 윈도우 장치가 척추 부위에 삽입되는 경우, 종래의 윈도우 장치와 비교할 때 척추에 고정되지 않는바 척추 골조의 유연성을 방해하지 않는다. 또한, 가벼운 소재로 구성되어 있어 삽입되는 경우 활동성을 저해시키지 않으며 스트레스를 보다 덜 유발하는 효과가 있다.

본 발명에 따르면, 윈도우 장치를 생체에 이식하는 경우 골격에 고정하지 않고 원판형의 지지대 및 외피세포와 봉합 가능한 돌출부를 이용하여 윈도우 장치를 고정할 수 있는바, 골격의 유연성을 방해하지 않고 장시간 동안의 척수 신경의 관찰이 용이하다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (7)

1. 척수 신경을 관찰하기 위한 윈도우 장치로서,
   중앙부가 개구된 원통형으로 형성되고 상부 직경보다 좁은 하부 직경을 가지기 위해 단차가 형성된 돌출부, 그리고
   중앙부가 개구된 원판형으로 형성되고 상기 돌출부의 하단에 연결되며 생체 내부에 삽입되어 상기 돌출부를 고정시키는 지지대를 포함하고,
   상기 돌출부의 둘레 중 상기 생체의 피부와 접촉되는 부분은 상기 생체의 피부와 봉합되고,
   상기 지지대는 상기 생체 내부의 피부와 접촉되고,
   상기 생체 내부는 상기 돌출부의 개구된 중앙부를 통해 관찰되는, 윈도우 장치.
2. 제1항에서,
   상기 돌출부 및 상기 지지대는 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS) 소재로 이루어진 윈도우 장치.
3. 제1항에서,
   상기 지지대는
   상부에서 하부로 갈수록 직경이 넓어지는 원추대 모양을 갖는 윈도우 장치.
4. 제1항에서,
   상기 지지대는
   마찰계수가 높아지도록 상기 생체 내부의 피부와 접촉된 면에 단위 무늬가 반복되어 양각 형성된 윈도우 장치.
5. 제4항에서,
   상기 단위 무늬는
   복수의 선들을 포함하는 다각형 무늬인 윈도우 장치.
6. 제1항에서,
   링형으로 형성되어 상기 단차의 외측에 삽입되고, 상기 돌출부가 현미경 스테이지에 구비된 구멍에 삽입되는 경우 상기 돌출부를 상기 현미경 스테이지에 자석의 척력으로 고정시키는 자석부
   를 더 포함하는 윈도우 장치.
7. 제6항에서,
   중앙부가 개구된 원판형으로 형성되고 상기 현미경 스테이지에 구비된 구멍의 내측에 체결되며, 금속 재질로 이루어져 있어 상기 돌출부가 상기 현미경 스테이지에 구비된 구멍에 삽입되는 경우 상기 자석부와 척력으로 연결되는 고정부
   를 더 포함하는 윈도우 장치.
   

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