KR102265605B1 - 암치료용 전극, 그 제어 방법 및 이를 포함하는 전기천공장치 - Google Patents

암치료용 전극, 그 제어 방법 및 이를 포함하는 전기천공장치 Download PDF

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Abstract

암치료용 전극, 그 제어 방법 및 이를 포함하는 전기천공장치를 제공한다. 암치료용 전극은 전기천공장치에 사용된다. 암치료용 전극은 i) 상호 이격되고 일방향으로 길게 뻗은 한 쌍의 전극부들, 및 ii) 한 쌍의 전극부들과 이웃하여 위치하는 하나 이상의 광출사부를 포함한다. 광출사부는 광섬유를 포함하고, 광출사부는 근적외선 또는 청색광을 방출하도록 적용된다.

Description

암치료용 전극, 그 제어 방법 및 이를 포함하는 전기천공장치 {ELECTRODE FOR CURING CANCER, METHOD FOR OPERATING THE SAME AND ELECTROPORATION DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 암치료용 전극, 그 제어 방법 및 이를 포함하는 전기천공장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 암을 효율적으로 사멸시킬 수 있는 전극, 그 제어 방법 및 이를 포함하는 전기천공장치에 관한 것이다.
종양은 자율성을 가지고 과잉으로 발육한 체내의 세포를 의미한다. 종양은 개체의 전체성과는 관계없이 발육한다. 종양은 악성 종양과 양성 종양으로 나누어지며, 악성 종양을 암이라고 한다. 양성 종양은 암이 아니기 때문에 그 부위에 따라 절제를 하면 큰 문제는 없다.
종양을 치료하기 위해서는 종양을 절제하는 외과적인 방법, 종양에 방사선을 쬐어 조직을 파괴하는 방법, 그리고 항암제를 투여하여 악성 종양인 종양을 괴사시키는 방법 등이 사용되고 있다. 초기 암 종양에 대해서는 종양을 절제하는 외과적 방법을 사용할 수 있다. 그러나 악성 종양에 대해서는 위험 부담이 있고, 방사선 치료나 항암제 치료는 초기에는 효과가 크나 악성 종양은 효과가 크지 않다. 더욱이, 환자의 면역력이 떨어져서 몸이 허약해지므로, 허약한 환자들에게 적용할 수 없다. 따라서 이를 대체할 수 있는 전기 천공법이 사용되고 있다. 전기 천공법에서는 높은 전압을 인가하여 리피드를 한쪽으로 쏠리게 해 세포막에 천공을 형성한다. 천공은 인가된 전압의 세기에 따라 다시 메워질 수 있는데, 전압에 의해 생성된 천공이 시간이 지나도 다시 메워지지 않는 경우를 비가역적 전기 천공법(irreversible electroporation)이라고 한다. 비가역적 전기 천공법에서는 표적 세포가 회복되지 못하도록 전기적으로 천공을 형성함으로써 세포를 괴사시킨다. 즉, 비가역적 전기 천공법에서는 표적 세포에 비가역적 전기를 인가하여 표적 세포를 괴사시킨다.
한국공개특허 제2019-0000571호
암을 효율적으로 사멸시킬 수 있는 암치료용 전극을 제공한다. 또한, 암치료용 전극의 제어 방법을 제공한다. 그리고 전술한 암치료용 전극을 포함하는 전기천공장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 암치료용 전극은 전기천공장치에 사용된다. 암치료용 전극은 i) 상호 이격되고 일방향으로 길게 뻗은 한 쌍의 전극부들, 및 ii) 한 쌍의 전극부들과 이웃하여 위치하는 하나 이상의 광출사부를 포함한다. 광출사부는 광섬유를 포함하고, 광출사부는 근적외선 또는 청색광을 방출하도록 적용된다.
광출사부의 표면에 복수의 스크래치들이 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 암치료용 전극은 한 쌍의 전극부들 중 한 전극부와 하나 이상의 광출사부가 수용되는 통부를 더 포함할 수 있다. 하나 이상의 광출사부는 상호 이격된 복수의 광출사부들을 포함하고, 한 전극부는 복수의 광출사부들에 의해 둘러싸일 수 있다. 한 전극부는 통부를 관통하여 외부로 노출될 수 있다. 하나 이상의 광출사부는, i) 일방향으로 뻗은 선형부, 및 ii) 선형부와 연결되고 전극부를 둘러싸는 코일형부를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 암치료용 전극은 한 쌍의 전극부들 중 한 전극부가 그 표면에 코팅된 통부를 더 포함할 수 있다. 하나 이상의 광출사부는 통부에 수용될 수 있다. 통부에 한 쌍의 전극부들 중 다른 전극부가 표면과 이격된 다른 표면에 코팅될 수 있다. 광출사부가 한 쌍의 전극부들 사이에 위치할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 암치료용 전극은 전기천공장치에 사용된다. 암치료용 전극은, i) 복강경 또는 내시경이 통과하도록 적용된 채널이 그 중심을 따라 형성되고, 채널을 둘러싸는 환부를 포함하며, 일방향으로 길게 뻗은 통부, 및 ii) 환부의 일단에 채널을 둘러싸면서 상호 이격되어 일방향을 따라 길게 뻗은 복수의 전극부들을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 암치료용 전극은 전기천공장치에 사용된다. 암치료용 전극은, i) 복강경 또는 내시경이 통과하도록 적용된 채널이 형성되며, 일방향으로 길게 뻗은 통부, 및 ii) 채널에 삽입되도록 적용되어 외부 노출된 전극부를 포함한다. 전극부는, i) 일방향을 따라 길게 뻗은 바디부, 및 ii) 바디부에 부착되고 상호 동일한 간격으로 이격된 복수의 플렉서블 전극 지지부들을 포함한다. 복수의 플렉서블 전극 지지부들은 각각 i) 플렉서블 전극 지지부의 중심에 위치한 전극체, 및 ii) 전극체와 이격되어 바디부에 부착된 한 쌍의 지지단들을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 암치료용 전극은 전기천공장치에 사용된다. 암치료용 전극은, i) 복강경 또는 내시경이 통과하도록 적용된 채널이 형성되며, 일방향으로 길게 뻗은 통부, ii) 채널에 삽입되도록 적용되어 외부 노출된 막대부, iii) 막대부와 연결된 판부, 및 iv) 판부 위에 형성된 전극부를 포함한다. 전극부는, i) 판부의 제1 가장자리를 따라 일방향으로 뻗은 제1 전극부, ii) 제1 가장자리와 마주하는 판부의 제2 가장자리를 따라 일방향으로 뻗은 제2 전극부, iii) 제1 전극부와 연결되고, 일방향과 교차하는 방향으로 제2 전극부를 향해 뻗으며, 상호 이격된 복수의 제3 전극부들, 및 iv) 제2 전극부와 연결되고, 제1 전극부를 향해 뻗으며, 제3 전극부들 사이에 교번하여 위치하는 복수의 제4 전극부들을 포함한다.
제3 전극부들은 제2 전극부와 이격되고, 제4 전극부들은 제1 전극부와 이격될 수 있다. 제1 전극부 및 제2 전극부는 막대부의 표면을 따라 상호 이격되어 연장 형성될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 암치료용 전극은 막대부와 판부를 연결하는 폭 확장부를 더 포함하고, 폭 확장부에는 제1 전극부 및 제2 전극부가 각각 형성되며, 판부에 가까워질수록 제1 전극부 및 제2 전극부의 이격 거리가 커질 수 있다. 전극부가 통부내에 위치하는 경우, 판부는 말린 형태로 위치할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 암치료용 전극은 전기천공장치에 사용된다. 암치료용 전극은, i) 복강경 또는 내시경이 통과하도록 적용된 채널이 형성되며, 일방향으로 길게 뻗은 통부, 및 ii) 채널에 삽입되도록 적용되어 외부 노출된 전극부를 포함한다. 전극부는, i) 일방향을 따라 길게 뻗은 바디부, ii) 바디부의 일단과 연결되어 길게 뻗은 제1 분기부, 및 iii) 바디부의 일단과 연결되고 제1 분기부와 이격되어 길게 뻗고, 일단으로부터 멀어질수록 제1 분기부와의 이격 거리가 커지는 제2 분기부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 암치료용 전극의 제어 방법은 전기천공장치에 사용된다. 암치료용 전극의 제어 방법은 i) 전극을 제공하는 단계, ii) 암치료를 위해 제1 전극부, 제2 전극부 및 제3 전극부에 전압을 인가하는 단계, iii) 제1 전극부 및 제2 전극부를 음전극부 및 양전극부 중 어느 한 전극부로 사용하는 단계, 및 iv) 제3 전극부를 음전극부 및 양전극부 중 다른 한 전극부로 사용하는 단계를 포함한다. 전극을 제공하는 단계에서, 전극은 i) 일방향으로 길게 뻗고, 그 폭이 일정하게 유지되는 통부, ii) 통부의 일단에 연결되어 그 폭이 점차 감소하는 팁부, iii) 통부의 표면에 일방향을 따라 상호 이격되어 형성된 제1 전극부 및 제2 전극부, 및 iv) 팁부의 표면에 형성되고, 제2 전극부와 이격되어 이웃하는 제3 전극부를 포함한다.
전극을 제공하는 단계에서, 일방향에 따른 제1 전극의 길이는 제1 전극과 제2 전극의 이격 거리의 2배 내지 4배일 수 있다. 전극을 제공하는 단계에서, 제1 전극, 제2 전극, 및 제3 전극 중 어느 하나 이상의 전극에 주름 또는 스크래치가 형성될 수 있다. 전극을 제공하는 단계에서, 통부는 광섬유로 형성되고, 광섬유의 표면에 스크래치가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기천공장치는, i) 암치료용 전극, ii) 전극을 수납하면서 전극의 단부가 관통하는 복수의 홀들이 형성된 내시경 채널, 및 iii) 내시경 채널에 연결되어 체내의 투입 길이와 투입 방향을 제어하여 전극의 위치를 제어하는 제어 모듈을 포함한다. 전극은, i) 상호 이격되고 일방향으로 길게 뻗은 한 쌍의 전극부들, 및 ii) 한 쌍의 전극부들과 이웃하여 위치하는 하나 이상의 광출사부를 포함한다. 광출사부는 광섬유를 포함하고, 광출사부는 근적외선 또는 청색광을 방출하도록 적용된다.
암치료용 전극을 이용하여 암을 좀더 쉽게 소멸시킬 수 있다. 따라서 암치료 효과를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극을 포함하는 전기천공장치의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 전기천공장치의 종양에 대한 개략적인 작용 개념도이다.
도 3은 광조사에 따른 종양의 내부와 외부의 이온 상태 변화의 개략적인 개념도이다.
도 4는 종양의 내부와 외부에서의 이온 상태 변화의 개략적인 개념도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극을 이용하는 경우 시간에 따른 종양의 멤브레인 포텐셜 변화의 개략적인 그래프이다.
도 6은 도 1의 전극의 광출사부(10)의 개략적인 펄스 그래프이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극의 개략적인 부분 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전극의 개략적인 부분 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 전극의 개략적인 부분 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 전극의 개략적인 사시도이다.
도 11은 도 10의 전극의 사용 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 12는 도 10의 전극의 개략적인 작동 개념도와 작동 전류 그래프이다.
도 13은 본 발명의 제6 실시예에 따른 전극의 개략적인 사시도이다.
도 14는 본 발명의 제7 실시예에 따른 전극의 개략적인 사시도이다.
도 15는 본 발명의 제8 실시예에 따른 전극의 개략적인 사시도이다.
도 16은 본 발명의 제9 실시예에 따른 전극의 개략적인 사시도이다.
도 17은 본 발명의 제10 실시예에 따른 전극의 개략적인 사시도이다.
도 18은 본 발명의 실험예에 따른 종양의 에너지 밀도와 분극률의 실험 결과의 그래프이다
도 19는 본 발명의 실험예에 따른 전기장 인가 세기와 근적외선 에너지 밀도에 의한 종양 사멸률의 개략적인 그래프이다.
여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 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.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극(100)을 포함하는 전기천공장치(1000)를 개략적으로 나타낸다. 도 1의 확대원에는 전극(100)을 확대하여 나타낸다. 도 1의 전기천공장치(1000)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 전기천공장치(1000)의 구조를 다른 형태로도 변형할 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 전기천공장치(1000)는 전극(100), 내시경 채널(120), 전원(140) 및 제어 모듈(160)을 포함한다. 이외에, 전기천공장치(1000)는 필요에 따라 다른 부분을 더 포함할 수 있다.
내시경 채널(120)은 체내에 삽입되므로 1회용으로 사용된다. 내시경 채널(120)은 중공형 원통관 형상을 가지며, 전극(100)을 둘러싼다. 내시경 채널(110)은 반투명 플라스틱 소재 등으로 제조할 수 있다. 내시경 채널(110)은 체내에 삽입되는 경우, 전기천공장치(1000)의 각종 케이블과 전극(100)을 환자의 체액으로부터 보호한다.
제어 모듈(160)은 내시경 채널(120)과 연결된다. 제어 모듈(160)은 전기천공장치(1000)의 몸체를 형성한다. 제어 모듈(160)은 내시경 채널(120)의 체내 투입 길이와 투입 방향을 제어하여 전극(100)의 위치를 제어한다.
전원(140)은 정전압을 기설정된 주기로 변환시켜 전극(100)에 공급한다. 전원(140)은 제어 모듈(160)의 커넥터(1601)를 통해 전극(100)과 전기적으로 연결된다. 즉, 전원(140)은 전극(100)과 전기 케이블 등을 통하여 상호 연결될 수 있다.
전극(100)은 광출사부(10)와 한 쌍의 전극부들(20, 30)을 포함한다. 한 쌍의 전극부들(20, 30)은 전원(140)을 통해 인가되면서 제어 모듈(160)에 의해 제어되는 일정한 펄스의 정전압에 의해 종양(T)(도 2에 도시, 이하 동일)를 사멸시킨다. 즉, 종양(T)에 특정 세기 이상의 전기장, 예를 들면 약 1.5kV/cm 내지 2.5kV/cm의 전기장이 인가되는 경우, 종양(T)의 수분이 전기 분해되면서 종양(T)가 물리적인 스트레스를 받는다. 즉, 종양(T)에 특정 세기 이상의 전기장이 인가되는 경우, 물 분자가 수소와 산소로 전기 분해되면서 일정 시간 지속되면 종양(T)의 괴사가 진행된다. 한 쌍의 전극들(100)에 특정 세기의 전압 또는 전류를 가하여 종양(T)에 특정 세기의 전기장을 지속적으로 인가한다. 이 경우, 종양(T)에는 적응력이 생겨서 전기장에 익숙해지므로, 방어 작용을 할 수 있다. 예를 들면, 종양(T)에는 세포내 대사 조절에 필수적인 칼륨 이온(K+)이 존재한다. 세포막에 천공이 생기는 경우, 칼륨 이온은 천공을 통해 세포 밖으로 유출된다. 칼륨 이온이 외부로 유출되어 세포내 칼륨 농도가 비정상이 된 종양(T)는 세포막 상 수용체로부터 세포 자살(apoptosis)에 이르는 신호를 전달받아 괴사한다. 이러한 비가역적 전기천공법에 의한 세포 자살을 종양(T)에 적용할 수 있다.
한편, 광출사부(10)는 한 쌍의 전극부들(20, 30)과 이웃하여 이들의 사이에 위치한다. 광출사부(10)와 한 쌍의 전극부들(20, 30)을 조합하여 하이브리 전극(100)을 구성함으로써 시너지 효과를 높일 수 있다. 이하에서는 도 1의 확대원을 참조하여 전극(100)에 대해 좀더 상세하게 설명한다.
도 1의 확대원에 도시한 바와 같이, 전극(100)은 광출사부(10)와 한 쌍의 전극부들(20, 30)을 포함한다. 한 쌍의 전극부들(20, 30)은 일방향, 즉 z축 방향을 따라 뻗어 있다. 광출사부(10)도 한 쌍의 전극부들(20, 30)과 이웃하여 z축 방향을 따라 뻗어 있다.
광출사부(10)는 한 쌍의 전극부들(20, 30) 사이에 위치한다. 광출사부(10)는 광섬유를 포함한다. 즉, 광출사부(10) 자체가 광섬유로 형성되거나 광출사부(10)가 광섬유 및 이를 수납하는 하우징 등으로 둘러싸인 형태로 형성된다. 광출사부(10)의 표면에는 스크래치(101)가 다수 형성된다. 클래드를 통과한 광은 스크래치(101)를 통해 산란되어 사방으로 퍼진다. 그 결과, 광출사부(10)가 종양에 삽입되는 경우, 종양의 사멸 효과를 더욱 높일 수 있다. 이를 도 2를 통하여 좀더 상세하게 설명한다.
도 2는 도 1의 전기천공장치(1000)의 종양에 대한 작용 개념을 개략적으로 나타낸다. 도 2의 전기천공장치(1000)의 종양에 대한 작용 개념은 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 이를 다른 형태로도 변형할 수 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 광출사부(10)가 종양(T)를 뚫고 삽입되어 광을 출사하는 경우, 광에 의해 종양(T)에 함유된 미트콘드리아(M)에는 산소의 화합물인 활성 산소(reactive oxygen species, ROS)가 생성된다. 활성 산소는 산소 원자를 포함하는 화학적 반응성을 가지는 분자이다. 활성 산소는 강한 산화력을 가지므로, 종양(T)의 조직을 공격하고 이를 손상시킬 수 있다. 따라서 종양(T)의 사멸을 도울 수 있다. 한편, 세포막 전압이 과분극되어 전기장에 의한 비가역적 전기천공이 더 잘 발생하는 환경을 제공한다. 이를 위해 광출사부(10)는 근적외선 또는 청색광을 방출할 수 있다. 뿐만 아니라 자외선, 가시광선, 적외선도 모두 과분극 유도에 효과적이다. 다만, 근적외선은 물 분자에 대한 흡수율이 낮아 종양(T) 조직에 잘 침투한다. 따라서 간암에 특히 효율적으로 사용할 수 있다. 한편, 청색광도 물분자 흡수를 최소화한다. 따라서 위, 식도, 십이지장, 대장 등의 소화 기관의 종양(T)에 사용하기에 적합하다.
도 2에 도시한 바와 같이, 광출사부(10)로부터 출사되는 광은 종양(T)의 막전압을 -70mV로부터 -90mV, 더 바람직하게는 -120mV까지 저하시킨다. 즉, 과분극(hyperpolarization) 현상이 발생한다. 광은 종양(T) 내부의 양이온의 양을 종양(T) 외부의 양이온의 양보다 크게 만든다. 이 경우, 종양(T)는 휴지 막전위(resting membrane potential)를 유지해 평형을 이루도록 작용하므로, 종양(T) 내부의 전압은 0mV로 이동한다. 따라서 종양(T) 내부의 전압이 크게 떨어질수록 그 전압 평형을 위한 전압 상승이 커져서 종양(T)에 큰 충격이 가해진다. 그 결과, 종양(T)의 사멸에 일조할 수 있다.
도 3은 광조사에 따른 종양(T)의 내부와 외부의 이온 상태 변화를 개략적으로 나타낸다.
도 3에 도시한 바와 같이, 종양(T)의 세포막에는 각각 과분극(hyperpolarization)과 탈분극(depolarization)이 유도된다. 과분극은 양극의 전극부(20)에 접한 세포막 부분에 유도되고, 탈분극은 음극의 전극부(30)에 접한 세포막 부분에 유도된다. 그 결과, 세포막에 비가역적 공공을 형성하여 세포 사멸에 일조할 수 있다. 즉, 포어는 과분극에서 많이 형성된다. 따라서 레스팅 멤브레인 포텐셜을 미리 과분극으로 유도한 후에 펄스를 인가하면 더많은 공공을 생성할 수 있다.
아래의 수학식 1은 전극과 종양(T)가 이루는 각과 종양(T)의 포텐셜 차와의 상관 관계를 나타낸다. 수학식 1을 참조하면, 전극과 마주하는 종양(T)의 면에서의 접촉각이 작으므로, 포텐셜의 차가 커져서 과분극이 발생하므로, 종양(T)에 다수의 기공들이 발생한다.
[수학식 1]
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따라서 광출사를 통해 종양(T)의 막전압을 미리 과분극 상태로 만들어 놓은 후, 한 쌍의 전극부들을 이용해 전압을 인가하면 공공이 훨씬 많이 생성되어 종양(T)의 사멸을 촉진시킬 수 있다.
도 4는 종양(T)의 내부와 외부에서의 이온 상태 변화를 개략적으로 나타낸다. 도 4의 좌측은 레스팅 멤브레인 포텐셜 상태이고, 도 4의 중앙은 탈분극 상태이며, 도 4의 우측은 재분극 상태를 개략적으로 나타낸다.
도 4에 도시한 바와 같이, 좌측의 레스팅 멤브레인 포텐셜 상태에서는 종양(T) 내에 K+ 이온들이 위치하고, 그 외부에 Na+ 이온들이 위치한다. 그리고 중앙처럼 탈분극 상태가 되는 경우, 외부의 Na+ 이온들이 종양내로 침투하기 시작한다. 우측처럼 다시 분극 상태가 되는 경우, 종양(T) 내의 K+ 이온들은 종양 외부로 방출된다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극을 이용하는 경우 시간에 따른 종양(T)의 멤브레인 포텐셜 변화를 개략적으로 나타낸다.
도 5에 도시한 바와 같이, 종양(T)에 전압 인가와 함께 광을 조사하는 경우, 시간 경과에 따라 종양(T)의 포텐셜이 기저로부터 피크까지 증가한다. 그리고 재분극되고 과분극 상태로 진행한다. 그 결과, 종양(T)를 좀더 효율적으로 사멸시킬 수 있다. 이러한 종양(T)의 막전압 변이는 광의 에너지 밀도, 조사 방식 또는 펄스 방식 등에 따라 달라진다. 따라서 경우에 따라 종양(T)의 막전압이 상승하는 경우도 발생하므로, 종양(T)의 막전압을 저하시킬 수 있는 광의 조사 방식이 필요하다. 이를 도 6을 통해 좀더 상세하게 설명한다.
도 6은 도 1의 전극(100)의 광출사부(10)의 펄스 그래프를 개략적으로 나타낸다. 도 6의 (a)에는 연속파 형태의 광을 나타내고, 도 6의 (b)에는 단속파 형태의 광을 나타낸다. 도 6의 광출사 그래프는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 광출사 그래프를 다른 형태로도 변형할 수 있다.
도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 광은 연속파 형태로 조사될 수 있다. 즉, 시간 경과에 따라 일정한 세기의 광이 종양(T)에 조사될 수 있다. 한편, 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 광은 단속적인 형태, 예를 들면 펄스파인 구형파 형태로 조사될 수 있다. 예를 들면, 30Hz 내지 3000Hz의 주파수로 듀티 싸이클을 30% 내지 60%로 하여 조사할 수 있다. 한편, 근적외선을 조사하는 경우, 그 에너지 밀도는 2Jcm2 내지 4Jcm2일 수 있다. 좀더 바람직하게는, 에너지 밀도는 3Jcm2일 수 있다. 전술한 범위의 에너지 밀도를 가지는 근적외선을 이용하여 종양(T)에 과분극을 일으켜 그 사멸 효과를 최대화할 수 있다. 그리고 열을 함께 사용하여 종양(T)을 사멸시킬 수도 있다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극(200)의 부분 구조를 개략적으로 나타낸다. 도 7의 확대원에는 전극(200)의 단면을 IV-IV선을 따라 자른 단면 구조를 나타낸다. 이러한 전극(200)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 전극(200)의 구조를 다른 형태로도 변형할 수 있다.
도 7의 확대원에 도시한 바와 같이, 전극(200)은 통부(42)를 포함한다. 광출사부(12)와 전극부(22)는 통부(42)에 수용된다. 전극부(22)는 중심에 위치하고, 광출사부(12)는 다수로 형성되어 상호 이격되어 위치한다. 광출사부(12)는 통부(42)의 중심에 위치한 전극부(22)를 둘러싸면서 위치한다. 통부(42)가 광투과성 소재, 예를 들면 투명 플라스틱으로 제조되므로, 광은 통부(42)의 측면을 통해 외부로 출사될 수 있다. 전극부(22)가 종양(T)(도 2에 도시, 이하 동일)에 접촉하도록 전극부(22)는 통부(42)를 관통하여 외부로 노출된다. 따라서 통부(42)를 종양(T)에 근접시켜서 전극부(22)가 종양(T)에 닿게 할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전극(300)의 부분 구조를 개략적으로 나타낸다. 도 8의 확대원에는 광출사부(13)를 확대하여 나타낸다. 도 8의 전극(300)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 전극(300)의 구조를 다른 형태로도 변형할 수 있다.
도 8에 도시한 바와 같이, 한 쌍의 통부들(43)은 통부 본체부(431) 및 투광부(433)를 포함한다. 통부 본체부(431)는 투광부(433)를 그 사이에 두고 양측에 위치한다. 투광부(433)의 아래측에 위치하는 통부 본체부(431)에는 전극부들(23, 33)이 코팅된다. 한 쌍의 통부들(43) 내에는 광출사부(13)가 수용된다.
도 8의 확대원에 도시한 바와 같이, 광출사부(13)는 선형부(131)와 코일형부(133)를 포함한다. 선형부(131)는 일방향, 즉 z축 방향을 따라 뻗어 있다. 그리고 코일형부(133)는 선형부(131)와 연결되어 코일 형태로 감겨 있다. 여기서, 코일형부(133)는 투광부(433)에 대응하여 위치한다. 따라서 광출사부(13)는 전원과 연결되어 코일형부(133)로부터 광을 발산하고, 광은 투광부(433)를 통해 외부로 방출된다. 코일형부(133)만 광섬유 등의 광출사용 소재로 형성할 수 있다.
전극부들(23, 33)은 한 쌍의 통부들(43) 내부를 통해 전기적으로 연결되어 전력을 공급받는다. 전극부들(23, 33)은 통부 본체부(431)에 코팅되어 형성된다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 전극(400)의 부분 구조를 개략적으로 나타낸다. 도 9의 전극(400)의 구조는 도 8의 전극(300)의 구조와 유사하므로, 동일한 부분에는 동일한 도면 부호를 사용하며 그 상세한 설명을 생략한다.
전극부들(24, 34)은 광출사부(13)를 그 사이에 두고 양측에 위치한다. 따라서 전극(400)은 모노폴라 전극을 형성하고 전극부들(24, 34)의 상호 작용과 광출사부(13)의 광 방출에 의해 종양(T)(도 2에 도시)을 사멸시킨다.
도 10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 전극(500)을 개략적으로 나타낸다. 도 10의 확대원에는 전극(500)을 X-X선을 따라 자른 단면 구조를 나타낸다. 도 10의 전극(500)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 전극(500)의 구조를 다르게 변형할 수 있다.
도 10에 도시한 바와 같이, 전극(500)은 통부(501), 팁부(503) 및 전극부들(505)을 포함한다. 전극(500)은 이외에 다른 부품들을 더 포함할 수 있다.
통부(501)는 일방향, 즉, z축 방향으로 길게 뻗어 있다. 통부(501)의 폭, 즉 x축 방향 길이는 일정하게 유지된다. 팁부(503)는 통부(501)의 일단에 연결된다. 팁부(503)는 -z축 방향으로 갈수록 그 폭이 점차 감소한다. 전극부들(505)은 제1 전극부(505a), 제2 전극부(505b) 및 제3 전극부(505c)를 포함하고, 통부(501)의 표면에 형성된다. 제1 전극부(505a), 제2 전극부(505b) 및 제3 전극부(505c)는 상호 이격되어 형성된다. 제1 전극부(505a)와 제2 전극부(505b)는 통부(501)의 표면에 형성되고, 제3 전극부(505c)는 팁부(503)의 표면에 형성된다.
여기서, z축 방향을 따른 제1 전극부(505a)의 길이(l505a), 제2 전극부(505b)의 길이(l505b) 및 그 이격 거리들(d505a, d505b)는 상호 동일할 수 있다. 또는, 제1 전극부(505a)의 길이(l505a)는 제1 전극부(505a)와 제2 전극부(505b)의 이격 거리(d505a)의 2배 내지 4배일 수 있다. 제1 전극부(505a)의 길이(l505a)가 너무 짧은 경우, 종양과의 접촉 면적이 적어 종양 사멸에 효과적이지 않을 수 있다. 이와 반대로, 제1 전극부(505a)의 길이(l505a)는 통부(501)의 설계 구조상 크게 형성할 수 없다. 따라서 제1 전극부(505a)의 길이(l505a)를 전술한 범위로 형성한다. 한편, 팁부(503) 표면에 형성된 제3 전극부(505c)의 길이(l505c)는 팁부(503) 구조상 제1 전극부(505a)의 길이(l505a), 제2 전극부(505b)의 길이(l505b) 및 그 이격 거리들(d505a, d505b)보다는 크게 형성한다.
전극(500)을 전기천공장치에 사용되는 암치료용 전기천공 전극으로 사용하는 경우, 배선들(510a, 510b, 510c)을 통해 이에 각각 연결된 전극부들(505a, 505b, 505c)에 전압을 인가한다. 이 경우, 전극부들(505a, 505b, 505c)을 임의로 선택하여 전압을 인가할 수 있다. 예를 들면, 제1 전극부(505a)와 제2 전극부(505b)를 선택하거나 제1 전극부(505a)와 제3 전극부(505c)를 선택할 수 있다. 제1 전극부(505a)와 제3 전극부(505c)를 선택하는 경우, 제1 전극부(505a)와 제2 전극부(505b)를 선택하는 것보다 절제 영역을 더 넓힐 수 있다. 또한, 제2 전극부(505b)와 제3 전극부(505c)를 선택할 수도 있다. 만약, 제1 전극부(505a)와 제2 전극부(505b)를 음전극부 및 양전극부 중 어느 한 전극부로 사용하고, 제3 전극부(505c)를 다른 한 전극부로 사용하는 경우, 제1 전극부(505a)와 제3 전극부(505c)를 사용하는 경우보다 절제 영역을 더 넓힐 수 있다. 이를 도 11을 통하여 좀더 상세하게 설명한다.
도 11은 도 10의 전극(500)의 사용 상태를 개략적으로 나타낸다. 도 11의 전극(500)의 사용 상태는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 전극(500)의 사용 상태를 다르게 변형할 수 있다.
도 11에 도시한 바와 같이, 종양(T)가 피부(S)에 가깝게 위치하는 경우를 가정한다. 만약 제1 전극부(505a)와 제2 전극부(505b)를 사용하면 전극(500)이 피부(S)를 완전히 뚫어야 종양(T)에 전기 천공을 실시할 수 있다. 즉, 제1 전극부(505a)가 종양(T)에 닿아야 하므로, 제1 전극부(505a)까지 피부(S) 속으로 넣어야 되어 피부(S)가 손상된다. 이와는 대조적으로, 도 11에 도시한 바와 같이, 제2 전극부(505b)와 제3 전극부(505c)를 사용하면 피부(S)를 뚫지 않고도 종양(T)의 전기 천공에 의한 절제가 가능하다. 즉, 제2 전극부(505b)와 제3 전극부(505c)가 전극(500)에서 가장 끝에 위치하므로, 피부(S)를 뚫지 않고도 이를 종양(T)을 전기 천공해 사멸시킨다. 즉, 전극(500)을 이용하는 경우, 종양(T)의 크기나 위치에 따라 전극부들(505a, 505b, 505c)을 선택적으로 사용할 수 있으므로, 종양(T)을 효율적으로 사멸시킬 수 있다.
다시 도 10으로 되돌아가면, 도 10의 확대원에서는 전극(500)을 X-X선을 따라 자른 단면 구조를 개략적으로 나타낸다. 도 10의 확대원에 도시한 바와 같이, 전극(500)의 표면을 돌출 형태로 형성하거나 주름을 형성하여 전극(500)의 표면적을 넓힐 수 있다. 또한, 전극(500) 표면에 스크래치를 형성하여 표면 조도를 크게 할 수 있다. 이를 도 12를 통하여 상세하게 설명한다.
도 12는 도 10의 전극(500)의 작동 개념도와 작동 전류 그래프를 개략적으로 나타낸다. 도 12의 작동 개념도와 작동 전류 그래프는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 이를 다르게 변형할 수 있다.
도 12에 도시한 바와 같이, 전극(500)(도 11에 도시)을 생체 조직에 삽입하는 경우, 세포간액 내의 각종 이온들에 둘러싸인다. 그리고 전극(500)에 전압을 인가하는 순간, 전압이 2.1V 이상이 될 때까지 금속 표면에 산소 필름이 형성된다. 산소 필름은 커패시터 특성을 가진다. 따라서 외부에서 전기 펄스를 인가하는 경우, 원으로 도시한 바와 같이 외전류가 발생한다. 외전류는 순간 전류를 잡아먹어 생체 조직에 흘러야 할 전류 세기를 순간적으로 낮추고 이에 따라 종양의 전기 천공에 의한 절개 효과를 저하시킨다. 따라서 전극(500)의 표면을 주름지게 만들어 전극(500)의 표면적을 넓히거나 스크래치를 형성하여 표면 조도를 높이면 산소 필름의 형성을 억제할 수 있ㄷ어서 순간 피크 전류를 낮출 수 있다. 그 결과, 종양의 전기 천공에 의한 사멸 효과를 높일 수 있다.
도 13은 본 발명의 제6 실시예에 따른 전극(600)을 개략적으로 나타낸다. 도 13의 전극(600)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 전극(600)의 구조를 다르게 변형할 수 있다. 도 13의 전극(600)의 구조는 도 10의 전극(500)의 구조와 유사하므로, 동일한 부분에는 동일한 도면 부호를 사용하며 그 상세한 설명을 생략한다.
도 13에 도시한 바와 같이, 통부(601)를 광섬유로 형성할 수 있다. 즉, 광섬유로 된 통부(601)의 둘레에 밴드형의 전극부들(605)을 형성한다. 그리고 광섬유 표면에는 스크래치(601a)를 형성해 광을 산란시킨다. 여기서, 광파장은 400nm 내지 1200nm이다. 코어만 광섬유로 사용하는 경우, 광산란부는 투명 소재로 제조할 수 있다. 이 경우, 광섬유는 투명 소재에 연결되어 광을 전달한다. 도 13에 도시한 바와 같이, 바이폴라형의 전극(600)을 사용할 수 있고, 도 13에는 도시하지 않았지만 전극부(605)가 하나만 형성된 모노폴라 전극을 복수로 이용할 수도 있다.
도 14는 본 발명의 제7 실시예에 따른 전극(700)의 일부를 개략적으로 나타낸다. 도 14의 전극(700)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 전극(700)의 구조를 다르게 변형할 수 있다.
도 14에 도시한 바와 같이, 전극(700)은 통부(701)와 전극부들(703)을 포함한다. 통부(701)는 일방향으로 길게 뻗어 있고 통부(701)에는 개구된 채널(7011)이 형성된다. 복강경 또는 내시경을 채널(7011)로 통과시켜 전극(700)과 함께 사용할 수 있다. 채널(7011)은 통부(701)의 중심을 따라 형성된다. 통부(701)는 채널(7011)을 둘러싸는 환부(7013)를 포함한다.
전극부들(703)은 환부(7013)의 일단에 채널(7011)을 둘러싸면서 상호 이격되어 위치한다. 전극부들(703)은 일방향을 따라 길게 뻗어 있다. 이러한 구조의 전극(700)을 이용하여 복강경 시술 또는 내시경 시술을 하다가 종양이 발견되는 경우, 전극(700)을 이용해 사멸시킬 수 있다. 따라서 복강경 시술 또는 내시경 시술과의 병행 사용이 가능하다.
도 15는 본 발명의 제8 실시예에 따른 전극(800)의 일부를 개략적으로 나타낸다. 도 15의 확대원은 식도(E)에 전극(800)을 사용하여 암을 사멸하는 상태를 나타낸다. 도 15의 전극(800)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 전극(800)의 구조를 다르게 변형할 수 있다.
도 15에 도시한 바와 같이, 전극(800)은 통부(801)와 전극부(803)를 포함한다. 이외에, 전극(800)은 필요에 따라 다른 부품들을 더 포함할 수 있다. 통부(801)는 일방향으로 길게 뻗어 있고 통부(801)에는 개구된 채널(8011)이 형성된다. 복강경 또는 내시경을 채널(8011)로 통과시킬 수 있다. 그 결과, 통부(801)를 이용하여 복강경 시술 또는 내시경 시술을 할 수 있다.
전극부(803)는 바로 이 채널(8011)에 삽입되어 외부 노출된다. 전극부(803)는 바디부(8031), 플렉서블 전극 지지부들(8033) 및 홀더부(8035)를 포함한다. 바디부(8031)는 일방향, 즉 통부(801)가 뻗은 방향을 따라 길게 뻗어 있다. 플렉서블 전극 지지부들(8033)은 바디부(8031)에 부착된다. 플렉서블 전극 지지부들(8033)은 상호 동일한 간격으로 이격된다. 즉, 도 15에 도시한 바와 같이, 플렉서블 전극 지지부들(8033)은 180º를 이루면서 상호 이격된다. 물론, 이와 다른 각도를 이루면서 플렉서블 전극 지지부들(8033)이 상호 이격될 수도 있다. 홀더부(8035)는 바디부(8031)를 따라 이동 가능하다. 물론, 홀더부(8035)는 슬리브 형태로 바디부(8031)에 견고하게 고정되므로, 바디부(8031)로부터 이탈할 가능성은 없다. 따라서 홀더부(8035)를 바디부(8031)를 따라 이동시키면서 전극체(8033a)와 바디부(8031) 사이의 이격 거리를 조절할 수 있다. 즉, 전극체(8033a)를 일방향으로 쭉 펴서 바디부(8031)와 일체화된 상태로 만들 수도 있다. 즉, 인체내 기관들의 크기가 사람마다 그리고 기관마다 다를 수 있기 때문에 홀더부(8035)를 이용하여 전술한 이격 거리를 조절함으로써 그 활용성을 향상시킬 수 있다. 또한, 통부(801) 내로 이동시키기 위해서는 전극체(8033a)를 일방향으로 쭉 펴서 바디부(8031)
각각의 플렉서블 전극 지지부들(8033)은 전극체(8033a) 및 한 쌍의 지지단들(8033b)을 포함한다. 플렉서블 전극 지지부들(8033)은 이외에 곡선을 형성하는 다른 부위를 더 포함한다. 전극체(8033a)는 바디부(8031)와 이격된다. 한 쌍의 지지단들(8033b)은 전극체(8033a)와 이격되어 바디부(8031)에 부착된다. 플렉서블 전극 지지부들(8033)은 이러한 구조를 가지면서 전압이 인가되므로, 인체내에서 통형 구조를 가진 기관내에 삽입하여 그 내벽에 붙은 종양을 사멸시킬 수 있다. 즉, 전극(800)은 식도, 위, 십이지장, 대장 등의 위장용으로 사용할 수 있다. 전극(800)은 채널을 통해 환부에 접근이 가능하고, 위장 통로에 발현되어 두드러진 환부에 전극(800)을 확장시켜 접촉해 전기 에너지를 전달할 수 있다.
즉, 도 15의 확대원에 도시한 바와 같이, 식도(E)의 내벽에 전극부들(8033a)이 닿게 한다. 그 결과, 식도(E)의 내벽에 존재하는 종양을 전기 천공해 사멸시킬 수 있다. 따라서 전극(800)을 사용해 인체내 특정 부위에 존재하는 암을 효율적으로 제거할 수 있다.
도 16은 본 발명의 제9 실시예에 따른 전극(900)의 일부를 개략적으로 나타낸다. 도 16의 확대원에는 통부(901)를 통해 전극(900)이 접힌 상태로 화살표 방향으로 이동하는 상태를 나타낸다. 도 16의 전극(900)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 전극(900)의 구조를 다르게 변형할 수 있다.
전극(900)은 식도, 위, 십이지장, 대장 등의 위장에 사용할 수 있다. 전극(900)은 채널을 통해 환부에 접근할 수 있다. 판전극의 개념을 적용한 전극(900)은 이에 접촉하는 조직을 절개할 수 있다.
도 16에 도시한 바와 같이, 전극(900)은 통부(901), 막대부(903), 판부(905), 폭 확장부(907) 및 전극부(909)를 포함한다. 이외에, 필요에 따라 전극(900)은 다른 부품들을 더 포함할 수 있다. 도 16에는 그 도시를 생략했지만, 일방향으로 길게 뻗은 통부(901)에는 복강경 또는 내시경이 통과하는 채널이 형성된다. 전극(900)은 넓은 면적을 가지는 판부(905)를 포함하지만, 가는 통부(901)를 통해 인체내에 삽입되어야 한다. 따라서 도 16의 확대원에 도시한 바와 같이, 판부(905)는 원통형으로 말린 상태로 통부(901)에 삽입되어 화살표 방향으로 이동한다. 통부(901)를 통과한 판부(905)는 그 탄성에 의해 펴져서 도 16과 같은 형상으로 복원된다. 판부(905)는 실리콘으로 제조되므로 인체에 무해할 뿐만 아니라 도 16과 같이 작동할 수 있는 탄성을 가진다.
막대부(905)는 채널에 삽입되어 외부 노출되고 판부(907)는 막대부(905)에 연결된다. 판부(907)와 막대부(905) 위에는 전극부(909)가 형성된다. 전극부(909)는 미세한 패턴으로 형성된다. 이러한 전극부(909)의 형성 방법은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 이해할 수 있으므로 그 상세한 설명을 생략한다.
폭 확장부(905)는 막대부(903)와 판부(907)를 연결한다. 폭 확장부(905)에는 제1 전극부(909a) 및 제2 전극부(909b)가 각각 형성된다. 판부(907)에 가까워질수록 폭 확장부(905) 위에서 제1 전극부(909a)와 제2 전극부(909b)의 이격 거리는 커진다.
전극부(909)는 제1 전극부(909a), 제2 전극부(909b), 제3 전극부들(909c) 및 제4 전극부들(909d)를 포함한다. 제1 전극부(909a)는 판부(907)의 가장자리를 따라 일방향, 즉 x축 방향으로 뻗어 있다. 또한, 제2 전극부(909b)도 전술한 가장자리와 마주하는 다른 가장자리를 따라 x축 방향으로 뻗어 있다. 한편, 제1 전극부(909a) 및 제2 전극부(909b)는 막대부(903)의 표면을 따라 상호 이격되어 연장 형성된다. 제3 전극부들(909c)은 상호 이격되어 제1 전극부(909a)와 연결된다. 제3 전극부들(909c)은 전술한 일방향과 교차하는 방향, 예를 들면 y축 방향을 따라 제2 전극부(909b)를 향해 뻗어 있다. 제3 전극부들(909c)은 제2 전극부(909b)와 이격되어 있다. 한편, 제4 전극부들(909d)은 상호 이격되어 제2 전극부(909b)와 연결된다. 제4 전극부들(909d)은 제1 전극부(909a)를 향해 뻗어 있다. 제4 전극부들(909d)은 제3 전극부들(909c) 사이에 교번하여 위치하고, 제1 전극부(909a)와 이격되어 있다. 즉, 제3 전극부들(909c)과 제4 전극부들(909d)은 지그재그 구조를 가지므로, 이와 접촉하는 식도 및 위의 조직을 절개할 수 있다.
도 17은 본 발명의 제10 실시예에 따른 전극(1000)의 일부를 개략적으로 나타낸다. 도 17의 전극(1000)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 전극(1000)의 구조를 다르게 변형할 수 있다.
도 17에 도시한 바와 같이, 전극(1000)은 통부(1001) 및 전극부(1003)를 포함한다. 이외에, 필요에 따라 전극(1000)은 다른 부분을 더 포함할 수 있다. 통부(1001)는 일방향으로 길게 뻗어 있고 통부(1001)에는 개구된 채널(1001a)이 형성된다. 복강경 또는 내시경을 채널(1001a)로 통과시킬 수 있다. 그 결과, 통부(1001a)를 이용하여 복강경 시술 또는 내시경 시술을 할 수 있다.
전극부(1003)는 바로 이 채널(1001a)에 삽입되어 외부 노출된다. 전극부(1003)는 바디부(10031)와 분기부들(10033)을 포함한다. 분기부들(10033)은 바디부(10031) 내에 삽입된 상태로 통부(1001)를 통해 이동된 후 외부로 빼낼 수 있다. 분기부들(10033)은 제1 분기부(10033a) 및 제2 분기부(10033b)를 포함한다. 제1 분기부(10033a)는 바디부(10031)의 일단과 연결되어 길게 뻗어 있다. 그리고 제2 분기부(10033b)는 바디부(10031)의 일단과 연결되고 제1 분기부(10033a)와 이격되어 길게 뻗어 있다. 제2 분기부(10033b)는 일단으로부터 멀어질수록 제1 분기부(10033a)와의 이격 거리가 커진다. 집게 구조와 유사한 제1 분기부(10033a)와 제2 분기부(10033b)를 이용하여 종양을 효율적으로 사멸시킬 수 있다.
이하에서는 실험예를 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 이러한 실험예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
실험예
도 1의 전기천공장치를 준비하여 종양의 사멸 실험을 실시하였다. 광출사부를 통해서 근적외선을 연속 방식으로 조사해 사이토솔릭(cytosolic) 멤브레인 포텐셜을 측정하는 FLIPR(fluorometric imaging plate reader) 염색약으로 염색해 효소면역측정법(Enzyme-Linked Immunosorbent Assay, ELISA)로 광학 밀도를 측정하였다. 측정 결과, 광의 세기 1~5J/cm2로 에너지를 높일수록 유도되는 세포막 전압이 다르게 나타났다. 이 중에서도 3J/cm2 에너지에서 가장 낮은 과분극을 보였다.
실험 결과
근적외선 조사 실험
도 18은 본 발명의 실험예에 따른 종양의 에너지 밀도와 분극률의 실험 결과를 나타낸다. 도 18에서 각각 1J/cm2 및 5J/cm2의 에너지 밀도를 가진 근적외선을 종양(T)에 조사하였다.
도 18에 도시한 바와 같이, 에너지 밀도가 2J/cm2, 3J/cm2, 4J/cm2인 경우에는 종양의 분극률이 1 이하로 나타났지만, 에너지 밀도가 1J/cm2인 근적외선 조사시에는 종양의 분극률이 1.05 정도로 증가하는 것을 알 수 있었다. 따라서 근적외선 조사가 종양의 과분극 유도에 효과적이라는 것을 알 수 있었다.
종양 사멸 실험
도 19는 본 발명의 실험예에 따른 전기장 인가 세기와 근적외선 에너지 밀도에 의한 종양 사멸률의 개략적인 그래프이다.
도 19에 도시한 바와 같이, 전기장을 1200V/cm, 1500V/cm, 1800V/cm으로 점차 증가시켰고, 각 전기장마다 근적외선 에너지 밀도를 아주 낮게 유지하거나 3J/cm2로 유지하였다. 낮은 근적외선 밀도를 흑색으로 나타내고, 3J/cm2의 에너지 밀도는 빗금으로 나타낸다.
도 19에 도시한 바와 같이, 근적외선 조사시 근적외선의 에너지 밀도가 3J/cm2인 경우, 종양 사멸률이 더 높아지는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 근적외선에 의해 종양에 과분극을 유도하는 경우, 종양의 사멸률이 높아지는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 전술한 에너지 밀도의 근적외선을 종양에 조사한 후 전기적인 펄스를 인가하면 대조군에 비해 약 40% 정도 종양을 좀더 효율적으로 사멸시킬 수 있다는 것이 확인되었다.
본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 설명하였지만, 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.
10, 12, 13. 광출사부
20, 22, 23, 24, 30, 32, 33, 34, 505, 505a, 505b, 505c, 605, 703, 803, 909, 909a, 909b, 909c, 909d, 1003. 전극부
42, 43, 501, 601, 701, 801, 901, 1001. 통부
100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000. 전극
101. 스크래치
120. 내시경 채널
131. 선형부
133. 코일형부
140. 전원
160. 제어 모듈
431. 통부 본체부
433. 투광부
503. 팁부
510a, 510b, 510c. 배선
601a. 스크래치
903. 막대부
905. 폭 확장부
907. 판부
1000. 전기천공장치
1601. 커넥터
1001a, 7011. 채널
7013. 환부
8031, 10031. 바디부
8033. 플렉서블 전극 지지부
8033a. 전극체
8033b. 지지단
8035. 홀더부
10033, 10033a, 10033b. 분기부
M. 미토콘드리아
S. 피부
T. 종양

Claims (21)

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  11. 전기천공장치에 사용되는 암치료용 전극으로서,
    복강경 또는 내시경이 통과하도록 적용된 채널이 형성되며, 일방향으로 길게 뻗은 통부,
    상기 채널에 삽입되도록 적용되어 외부 노출된 막대부,
    상기 막대부와 연결된 판부, 및
    상기 판부 위에 형성된 전극부
    를 포함하고,
    상기 전극부는,
    상기 판부의 제1 가장자리를 따라 상기 일방향으로 뻗은 제1 전극부,
    상기 제1 가장자리와 마주하는 상기 판부의 제2 가장자리를 따라 상기 일방향으로 뻗은 제2 전극부,
    상기 제1 전극부와 연결되고, 상기 일방향과 교차하는 방향으로 상기 제2 전극부를 향해 뻗으며, 상호 이격된 복수의 제3 전극부들, 및
    상기 제2 전극부와 연결되고, 상기 제1 전극부를 향해 뻗으며, 상기 제3 전극부들 사이에 교번하여 위치하는 복수의 제4 전극부들
    을 포함하는 전극.
  12. 제11항에서,
    상기 제3 전극부들은 상기 제2 전극부와 이격되고, 상기 제4 전극부들은 상기 제1 전극부와 이격된 전극.
  13. 제11항에서,
    상기 제1 전극부 및 상기 제2 전극부는 상기 막대부의 표면을 따라 상호 이격되어 연장 형성된 전극.
  14. 제13항에서,
    상기 막대부와 상기 판부를 연결하는 폭 확장부를 더 포함하고, 상기 폭 확장부에는 상기 제1 전극부 및 상기 제2 전극부가 각각 형성되며, 상기 판부에 가까워질수록 상기 제1 전극부 및 상기 제2 전극부의 이격 거리가 커지는 전극.
  15. 제11항에서,
    상기 전극부가 상기 통부내에 위치하는 경우, 상기 판부는 말린 형태로 위치하는 전극.
  16. 전기천공장치에 사용되는 암치료용 전극으로서,
    복강경 또는 내시경이 통과하도록 적용된 채널이 형성되며, 일방향으로 길게 뻗은 통부, 및
    상기 채널에 삽입되도록 적용되어 외부 노출된 전극부
    를 포함하고,
    상기 전극부는,
    상기 일방향을 따라 길게 뻗은 바디부,
    상기 바디부의 일단과 연결되어 길게 뻗은 제1 분기부, 및
    상기 바디부의 일단과 연결되고 상기 제1 분기부와 이격되어 길게 뻗고, 상기 일단으로부터 멀어질수록 상기 제1 분기부와의 이격 거리가 커지는 제2 분기부
    를 포함하는 전극.
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  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 암치료용 전극,
    상기 전극을 수납하면서 상기 전극의 단부가 관통하는 복수의 홀들이 형성된 내시경 채널, 및
    상기 내시경 채널에 연결되어 체내의 투입 길이와 투입 방향을 제어하여 상기 전극의 위치를 제어하는 제어 모듈
    을 포함하는 전기천공장치로서,
    상기 전극은,
    상호 이격되고 일방향으로 길게 뻗은 한 쌍의 전극부들, 및
    상기 한 쌍의 전극부들과 이웃하여 위치하는 하나 이상의 광출사부
    를 포함하고,
    상기 광출사부는 광섬유를 포함하고, 상기 광출사부는 근적외선 또는 청색광을 방출하도록 적용된 전기천공장치.

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