KR102293441B1 - Electroporation bipolar electrode for curing prostate cancer, electroporation device comprising the same and method for controlling the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전기천공용 바이폴라 전극 유닛, 그 제어 방법 및 이를 포함하는 전기천공장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 전립선암 치료를 위한 전기천공용 바이폴라 전극 유닛, 그 제어 방법 및 이를 포함하는 전기천공장치에 관한 것이다.The present invention relates to a bipolar electrode unit for electroporation, a method for controlling the same, and an electroporation apparatus including the same. More particularly, it relates to a bipolar electrode unit for electroporation for the treatment of prostate cancer, a method for controlling the same, and an electroporation apparatus including the same.
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.A tumor refers to cells in the body that have developed excessively with autonomy. Tumors develop independently of the totality of the individual. Tumors are divided into malignant tumors and benign tumors, and malignant tumors are called cancers. Since benign tumors are not cancerous, there is no big problem if they are resected according to the site.
종양을 치료하기 위해서는 종양을 절제하는 외과적인 방법, 종양에 방사선을 쬐어 조직을 파괴하는 방법, 그리고 항암제를 투여하여 악성 종양인 암세포를 괴사시키는 방법 등이 사용되고 있다. 초기 암에 대해서는 종양을 절제하는 외과적 방법을 사용할 수 있다. 그러나 외과적 방법은 악성 종양에 대해서는 위험 부담이 있고, 방사선 치료나 항암제 치료는 초기 암에는 효과가 크나 악성 종양에는 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.In order to treat a tumor, a surgical method of excising a tumor, a method of destroying tissue by exposing a tumor to radiation, and a method of necrosis of cancer cells, which are malignant tumors, are used by administering an anticancer agent. For early cancers, surgical resection of the tumor can be used. However, surgical methods carry risks for malignant tumors, and radiation therapy or chemotherapy is effective for early cancer but not as effective for malignant tumors. Moreover, since the patient's immunity is lowered and the body becomes weak, it cannot be applied to the weak patients. Therefore, an electroporation method that can replace it is being used. In the electroporation method, a high voltage is applied to direct the lipid to one side to form a perforation in the cell membrane. The perforations may be refilled according to the strength of an applied voltage, and a case in which perforations generated by the voltage are not refilled over time is referred to as irreversible electroporation. In the irreversible electroporation method, cells are necrotic by electrically perforating the target cells so that they cannot be recovered. That is, in the irreversible electroporation method, irreversible electricity is applied to the target cells to cause necrosis of the target cells.
전립선암 치료를 위한 전기천공용 바이폴라 전극 유닛을 제공한다. 또한, 전기천공용 바이폴라 전극 유닛의 제어 방법을 제공한다. 그리고 전기천공용 바이폴라 전극 유닛을 포함하는 전기천공장치를 제공한다.Provided is a bipolar electrode unit for electroporation for the treatment of prostate cancer. Also provided is a method for controlling a bipolar electrode unit for electroporation. And it provides an electroporation device comprising a bipolar electrode unit for electroporation.
본 발명의 일 실시예에 따른 전립선암 치료를 위한 전기천공용 바이폴라 전극 유닛은 제1 바이폴라 전극 및 제2 바이폴라 전극을 포함한다. 제1 바이폴라 전극은, i) 길게 뻗은 제1 본체, ii) 제1 본체의 표면에 형성된 제1 전극, 및 iii) 제1 본체의 길이 방향을 따라 제1 전극과 이격되어 제1 본체의 표면에 형성된 제2 전극을 포함한다. 제2 바이폴라 전극은, i) 길게 뻗은 제2 본체, ii) 제2 본체의 표면에 형성된 제3 전극, 및 iii) 제2 본체의 길이 방향을 따라 제3 전극과 이격되어 제2 본체의 표면에 형성된 제4 전극을 포함한다. 제1 전극, 제2 전극, 제3 전극 및 제4 전극으로 이루어진 군에서 선택된 한 쌍 이상의 전극들에 각각 전압이 인가되어 한 쌍 이상의 전극들에 바이폴라 전기장 네트워크가 형성되도록 적용될 수 있다.The bipolar electrode unit for electroporation for the treatment of prostate cancer according to an embodiment of the present invention includes a first bipolar electrode and a second bipolar electrode. The first bipolar electrode includes i) a first body elongated, ii) a first electrode formed on the surface of the first body, and iii) spaced apart from the first electrode along the longitudinal direction of the first body to be on the surface of the first body and a second electrode formed thereon. The second bipolar electrode includes i) a second body extending elongated, ii) a third electrode formed on the surface of the second body, and iii) spaced apart from the third electrode along the longitudinal direction of the second body and on the surface of the second body and a formed fourth electrode. A voltage may be applied to each of one or more pairs of electrodes selected from the group consisting of the first electrode, the second electrode, the third electrode, and the fourth electrode to form a bipolar electric field network in the one or more pairs of electrodes.
제1 본체는, i) 길게 뻗은 직선형 본체부, 및 ii) 직선형 본체부와 각도를 이루면서 연결된 사선형 본체부를 포함할 수 있다. 제2 본체는, i) 길게 뻗은 또다른 직선형 본체부, 및 ii) 또다른 직선형 본체부와 각도를 이루면서 연결되고, 전립선암을 향하면서 사선형 본체부와의 거리가 점차 멀어지는 또다른 사선형 본체부를 포함할 수 있다. 제1 전극과 제2 전극의 이격 거리 또는 제3 전극과 제4 전극의 이격 거리는 4mm 내지 10mm일 수 있다. 제1 전극, 제2 전극, 제3 전극 및 제4 전극으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 전극의 길이는 2mm 내지 6mm일 수 있다.The first body may include i) an elongated straight body part, and ii) an oblique body part connected at an angle to the straight body part. The second body includes: i) another elongated straight body part, and ii) another oblique body part connected at an angle to another straight body part and gradually increasing the distance from the oblique body part toward the prostate cancer. may include wealth. The distance between the first electrode and the second electrode or the distance between the third electrode and the fourth electrode may be 4 mm to 10 mm. At least one electrode selected from the group consisting of the first electrode, the second electrode, the third electrode, and the fourth electrode may have a length of 2 mm to 6 mm.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기천공장치는, i) 전술한 전기천공용 바이폴라 전극 유닛, ii) 전원 유닛, iii) 전원 유닛으로부터 전력을 공급받아 전압을 생성하는 전압 생성 유닛, 및 iv) 제1 전극, 제2 전극, 제3 전극 및 제4 전극에 전압을 인가하도록 제어하는 제어 유닛을 포함한다. 제어 유닛은 제1 스위치, 제2 스위치, 제3 스위치, 제4 스위치, 및 브릿지선을 포함하는 브릿지 회로를 포함한다. 제1 스위치 및 제2 스위치는 전기적으로 직렬 연결되고, 제3 스위치 및 제4 스위치는 전기적으로 직렬 연결되고, 제1 스위치 및 제2 스위치는 제3 스위치 및 제4 스위치와 상호 전기적으로 병렬 연결된다. 브릿지선은 제1 스위치 및 제2 스위치의 사이와 제3 스위치 및 제4 스위치의 사이를 전기적으로 연결한다.The electroporation apparatus according to an embodiment of the present invention includes: i) the above-described bipolar electrode unit for electroporation, ii) a power supply unit, iii) a voltage generating unit receiving power from the power supply unit to generate a voltage, and iv) a second and a control unit that controls to apply a voltage to the first electrode, the second electrode, the third electrode, and the fourth electrode. The control unit includes a first switch, a second switch, a third switch, a fourth switch, and a bridge circuit including a bridge line. The first switch and the second switch are electrically connected in series, the third switch and the fourth switch are electrically connected in series, and the first switch and the second switch are electrically connected in parallel with the third switch and the fourth switch. . The bridge line electrically connects between the first switch and the second switch and between the third switch and the fourth switch.
제어 유닛은, i) 제1 스위치와 제2 스위치의 사이에 제공된 제1 접지 스위치, 및 ii) 제3 스위치와 제4 스위치 사이에 제공된 제2 접지 스위치를 더 포함할 수 있다. 제어 유닛은 제1 스위치, 제2 스위치, 제3 스위치 및 제4 스위치를 제어하여 양의 전압 펄스 또는 음의 전압 펄스를 전립선암에 제공할 수 있다. 양의 전압 펄스 또는 음의 전압 펄스는 각각 그룹 펄스들을 포함하고, 양의 전압 펄스 또는 상기 음의 전압 펄스의 전압은 700V 내지 3000V, 양의 전압 펄스 또는 상기 음의 전압 펄스의 펄스 폭은 100㎲ 내지 1000㎲, 상기 양의 전압 펄스 또는 상기 음의 전압 펄스의 펄스 지연은 100㎲ 내지 2000㎲, 상기 양의 전압 펄스 또는 상기 음의 전압 펄스의 펄스 수는 1 내지 20개, 그룹 펄스들의 수는 1 내지 5개, 및 그룹 펄스들의 지연은 100㎲ 내지 2000㎲일 수 있다.The control unit may further include i) a first grounding switch provided between the first switch and the second switch, and ii) a second grounding switch provided between the third switch and the fourth switch. The control unit may control the first switch, the second switch, the third switch, and the fourth switch to provide a positive voltage pulse or a negative voltage pulse to the prostate cancer. The positive voltage pulse or the negative voltage pulse includes group pulses, respectively, the voltage of the positive voltage pulse or the negative voltage pulse is 700V to 3000V, and the pulse width of the positive voltage pulse or the negative voltage pulse is 100 µs to 1000 μs, the pulse delay of the positive voltage pulse or the negative voltage pulse is 100 μs to 2000 μs, the number of pulses of the positive voltage pulse or the negative voltage pulse is 1 to 20, the number of group pulses is The delay of 1 to 5, and group pulses may be 100 μs to 2000 μs.
제어 유닛은, i) 제1 스위치에 대응하는 제5 스위치, ii) 제2 스위치에 대응하는 제6 스위치, iii) 제3 스위치에 대응하는 제7 스위치, iv) 제4 스위치에 대응하는 제8 스위치, v) 브릿선에 대응하는 또다른 브릿지선, vi) 제5 스위치와 제6 스위치의 사이에 제공된 제3 접지 스위치, 및 vii) 제7 스위치와 제8 스위치 사이에 제공된 제4 접지 스위치를 포함하는 또다른 브릿지 회로를 더 포함할 수 있다. 또다른 브릿지 회로는 브릿지 회로에 전기적으로 연결될 수 있다.The control unit includes: i) a fifth switch corresponding to the first switch, ii) a sixth switch corresponding to the second switch, iii) a seventh switch corresponding to the third switch, iv) an eighth switch corresponding to the fourth switch a switch, v) another bridge wire corresponding to the bridge wire, vi) a third grounding switch provided between the fifth switch and the sixth switch, and vii) a fourth grounding switch provided between the seventh switch and the eighth switch. It may further include another bridge circuit including: Another bridge circuit may be electrically coupled to the bridge circuit.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기천공용 바이폴라 전극 유닛의 제어 방법은 i) 제1 스위치 및 제4 스위치를 ON하고, 제2 스위치 및 제3 스위치를 OFF하여 양의 전압 펄스를 전립선암에 인가하는 제1 단계, ii) 제1 스위치, 제2 스위치, 제3 스위치 및 제4 스위치를 각각 OFF하고, 제2 접지 스위치를 ON하는 제2 단계, iii) 제2 접지 스위치를 OFF하고, 제2 스위치 및 제3 스위치를 ON하고, 제1 스위치 및 제4 스위치를 OFF하여 음의 전압 펄스를 전립선암에 인가하는 제3 단계, 및 iv) 제1 스위치, 제2 스위치, 제3 스위치 및 제4 스위치를 각각 OFF하고, 제1 접지 스위치를 ON하는 제4 단계를 포함한다. 제1 단계 또는 제3 단계는 0.5㎲ 내지 2㎲ 동안 이루어진다.In the method for controlling a bipolar electrode unit for electroporation according to an embodiment of the present invention, i) a first switch and a fourth switch are turned on, and a positive voltage pulse is applied to the prostate cancer by turning off the second switch and the third switch a first step of, ii) turning off the first switch, the second switch, the third switch, and the fourth switch, respectively, and a second step of turning on the second grounding switch, iii) turning off the second grounding switch, and the second a third step of applying a negative voltage pulse to the prostate cancer by turning on the switch and the third switch, and turning off the first switch and the fourth switch, and iv) the first switch, the second switch, the third switch and the fourth and a fourth step of turning off each switch and turning on the first ground switch. The first step or the third step is performed for 0.5 μs to 2 μs.
제2 단계는 2㎲ 내지 7㎲ 동안 이루어질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전기천공용 바이폴라 전극 유닛의 제어 방법은 제1 단계 내지 제4 단계를 반복하여 제1 전극 및 제2 전극 사이에 전기장이 형성되는 제5 단계를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전기천공용 바이폴라 전극 유닛의 제어 방법은 제1 단계 내지 제4 단계를 제2 바이폴라 전극 유닛에 대해 반복하는 제5 단계를 더 포함할 수 있다.The second step may be performed for 2 μs to 7 μs. The method for controlling a bipolar electrode unit for electroporation according to an embodiment of the present invention may further include a fifth step in which an electric field is formed between the first electrode and the second electrode by repeating the first to fourth steps. . The method of controlling a bipolar electrode unit for electroporation according to an embodiment of the present invention may further include a fifth step of repeating the first to fourth steps for the second bipolar electrode unit.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기천공용 바이폴라 전극 유닛의 제어 방법은 i) 제1 스위치 및 제6 스위치를 ON하고, 나머지 스위치들을 전부 OFF하여 양의 전압 펄스를 전립선암에 인가하는 제1 단계, ii) 제1 스위치 및 제6 스위치를 OFF하고 제3 접지 스위치를 ON하는 제2 단계, iii) 제3 접지 스위치를 OFF하고, 제5 스위치 및 제2 스위치를 ON하여 음의 전압 펄스를 전립선암에 인가하는 제3 단계, 및 iv) 제5 스위치 및 제2 스위치를 OFF하고 제1 접지 스위치를 ON하는 제4 단계를 포함한다.The control method of the bipolar electrode unit for electroporation according to an embodiment of the present invention includes i) a first step of turning on the first switch and the sixth switch, and turning off all the remaining switches to apply a positive voltage pulse to the prostate cancer , ii) a second step of turning off the first and sixth switches and turning on the third grounding switch, iii) turning off the third grounding switch, and turning on the fifth and second switches to generate negative voltage pulses a third step of applying to the arm, and iv) a fourth step of turning off the fifth switch and the second switch and turning on the first ground switch.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기천공용 바이폴라 전극 유닛의 제어 방법은, i) 제1 접지 스위치를 OFF하고, 제3 스위치 및 제8 스위치를 ON하여 양의 전압 펄스를 전립선암에 인가하는 제5 단계, ii) 제3 스위치 및 제8 스위치를 OFF하고 제4 접지 스위치를 ON하는 제6 단계, iii) 제4 접지 스위치를 OFF하고, 제7 스위치 및 제4 스위치를 ON하여 음의 전압 펄스를 전립선암에 인가하는 제7 단계, 및 iv) 제7 스위치 및 제4 스위치를 OFF하고 제2 접지 스위치를 ON하는 제8 단계를 더 포함할 수 있다.The control method of the bipolar electrode unit for electroporation according to an embodiment of the present invention includes: i) the first ground switch is turned off, the third switch and the eighth switch are turned on to apply a positive voltage pulse to the
본 발명의 일 실시예에 따른 전기천공용 바이폴라 전극 유닛의 제어 방법은 제1 전극과 제3 전극, 및 제2 전극과 제4 전극 사이에 바이폴라 네트워크 전기장에 형성되는 제9 단계를 더 포함할 수 있다. The method of controlling a bipolar electrode unit for electroporation according to an embodiment of the present invention may further include a ninth step of forming a bipolar network electric field between the first electrode and the third electrode, and the second electrode and the fourth electrode. have.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기천공용 바이폴라 전극 유닛의 제어 방법은 i) 제5 스위치 및 제4 스위치를 ON하고, 나머지 스위치들을 전부 OFF하여 양의 전압 펄스를 전립선암에 인가하는 제1 단계, ii) 제5 스위치 및 제4 스위치를 OFF하고 제2 접지 스위치를 ON하는 제2 단계, iii) 제2 접지 스위치를 OFF하고, 제3 스위치 및 제6 스위치를 ON하여 음의 전압 펄스를 전립선암에 인가하는 제3 단계, 및 iv) 제1 스위치 및 제8 스위치를 OFF하고 제3 접지 스위치를 ON하는 제4 단계를 포함한다.The method for controlling a bipolar electrode unit for electroporation according to an embodiment of the present invention includes i) a first step of turning on the fifth switch and the fourth switch, and turning off all the remaining switches to apply a positive voltage pulse to the prostate cancer , ii) a second step of turning off the fifth and fourth switches and turning on the second grounding switch, iii) turning off the second grounding switch, and turning on the third and sixth switches to generate negative voltage pulses a third step of applying to the arm, and iv) a fourth step of turning off the first switch and the eighth switch and turning on the third ground switch.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기천공용 바이폴라 전극 유닛의 제어 방법은, i) 제3 접지 스위치를 OFF하고, 제1 스위치 및 제8 스위치를 ON하여 양의 전압 펄스를 전립선암에 인가하는 제5 단계, ii) 제1 스위치 및 제8 스위치를 OFF하고 제4 접지 스위치를 ON하는 제6 단계, iii) 제4 접지 스위치를 OFF하고, 제7 스위치 및 제2 스위치를 ON하여 음의 전압 펄스를 전립선암에 인가하는 제7 단계, 및 iv) 제7 스위치 및 제2 스위치를 OFF하고 제1 접지 스위치를 ON하는 제8 단계를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전기천공용 바이폴라 전극 유닛의 제어 방법은 제1 전극과 제4 전극, 및 제2 전극과 제3 전극 사이에 바이폴라 네트워크 전기장에 형성되는 제9 단계를 더 포함할 수 있다.The control method of the bipolar electrode unit for electroporation according to an embodiment of the present invention comprises: i) turning off the third ground switch and turning on the first switch and the eighth switch to apply a positive voltage pulse to the
전립선암 치료를 위한 전기천공용 바이폴라 전극 유닛을 이용하여 전립선암 세포의 천공 크기를 최소화하면서 그 절개 범위를 극대화할 수 있다. 즉, 다양한 형태의 전기장들이 반복 형성되므로, 전기에너지 집적 극대화를 통해 전립선암의 사멸 효과를 높일 수 있다. 또한, 전립선암 치료를 위한 전기천공용 바이폴라 전극 유닛을 전립선암에 정확히 포지셔닝하여 전립선암을 쉽게 사멸시킬 수 있다.By using a bipolar electrode unit for electroporation for prostate cancer treatment, it is possible to maximize the incision range while minimizing the puncture size of prostate cancer cells. That is, since various types of electric fields are repeatedly formed, the killing effect of prostate cancer can be enhanced by maximizing the accumulation of electric energy. In addition, it is possible to easily kill the prostate cancer by accurately positioning the bipolar electrode unit for electroporation for the treatment of prostate cancer.
도 1은 전립선과 그 주변 기관들의 개략적인 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전립선암 치료를 위한 전기천공용 전극의 개략적인 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전립선암 치료를 위한 전기천공용 전극의 개략적인 도면이다.
도 4는 도 1의 전립선암 치료를 위한 전기천공용 전극을 포함하는 전기천공장치의 개략적인 블록도이다.
도 5는 도 1의 전극을 포함하는 전기천공장치의 개략적인 블록도이다.
도 6은 도 5의 전기천공장치가 인가하는 다양한 펄스 그래프들과 이에 대응하는 브릿지 회로의 개략적인 도면이다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기천공용 바이폴라 전극 유닛의 전압 펄스 그래프와 이를 유도하는 브릿지 회로의 다양한 작동 과정의 개략적인 도면들이다.
도 10은 본 발명의 실험예 1 내지 실험예 3의 시뮬레이션에 따라 바이폴라 전극들에 형성되는 전기장 분포도이다.
도 11은 모노폴라 전극을 이용한 모노페이즈 펄스 및 본 발명의 바이폴라 전극을 이용하여 바이페이즈 펄스를 나타낸다.
도 12는 도 11의 (a) 내지 (d)의 펄스를 이용하여 헤마톡실린 에오신(H&E Staining)을 실험한 결과이다.
도 13은 도 11의 (a) 내지 (d)의 펄스를 이용하여 TUNEL((Terminal deoxynucleotidyl transferase (TdT)-mediated dUTP Nick End-Labeling) staining을 실험한 결과이다.
도 14는 도 11의 (a) 내지 (d)의 펄스를 이용한 경우의 TUNEL 절제 영역 및 근육 수축을 비교한 그래프이다.
도 15는 도 11의 (a) 내지 (d)의 펄스를 이용한 경우의 간세포 괴사(Hepatocyte necrosis) 및 사멸 세포(Apoptotic cell)를 비교한 그래프이다.
도 16은 도 11의 (a) 내지 (d)의 펄스를 이용한 경우의 면역조직화학(Immunohistochemistry, IHC) HMGB-1을 실험한 결과이다.
도 17은 도 11의 (a) 내지 (d)의 펄스를 이용한 경우의 면역조직화학(Immunohistochemistry, IHC) IL-6을 실험한 결과이다.
도 18은 도 11의 (a) 내지 (d)의 펄스를 이용한 경우의 면역조직화학(IHC) HMGB-1, IL-6의 결과를 비교한 그래프이다.1 is a schematic diagram of the prostate and its surrounding organs.
2 is a schematic diagram of an electrode for electroporation for treatment of prostate cancer according to a first embodiment of the present invention.
3 is a schematic diagram of an electroporation electrode for the treatment of prostate cancer according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic block diagram of an electroporation apparatus including an electroporation electrode for the treatment of prostate cancer of FIG. 1 .
5 is a schematic block diagram of an electroporation apparatus including the electrode of FIG. 1 .
6 is a schematic diagram of various pulse graphs applied by the electroporation apparatus of FIG. 5 and a bridge circuit corresponding thereto.
7 to 9 are schematic views of various operating processes of a voltage pulse graph of a bipolar electrode unit for electroporation according to an embodiment of the present invention and a bridge circuit inducing the same.
10 is an electric field distribution diagram formed in bipolar electrodes according to the simulations of Experimental Examples 1 to 3 of the present invention.
11 shows a monophase pulse using a monopolar electrode and a biphase pulse using the bipolar electrode of the present invention.
12 is a result of an experiment of hematoxylin eosin (H&E staining) using the pulses of FIG. 11 (a) to (d).
13 is a result of TUNEL ((Terminal deoxynucleotidyl transferase (TdT)-mediated dUTP Nick End-Labeling) staining experiment using the pulses of FIG. 11 (a) to (d).
14 is a graph comparing the TUNEL ablation area and muscle contraction when the pulses of FIGS. 11 (a) to (d) are used.
15 is a graph comparing hepatocyte necrosis and apoptotic cells when the pulses of FIGS. 11 (a) to (d) are used.
16 is a result of an experiment of immunohistochemistry (IHC) HMGB-1 in the case of using the pulses of FIGS. 11 (a) to (d).
17 is a result of an immunohistochemistry (IHC) IL-6 experiment using the pulses of FIGS. 11 (a) to (d).
18 is a graph comparing the results of immunohistochemistry (IHC) HMGB-1 and IL-6 when the pulses of FIGS. 11 (a) to (d) are used.
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.The terminology used herein is for the purpose of referring to specific embodiments only, and is not intended to limit the invention. As used herein, the singular forms also include the plural forms unless the phrases clearly indicate the opposite. The meaning of "comprising," as used herein, specifies a particular characteristic, region, integer, step, operation, element and/or component, and other specific characteristic, region, integer, step, operation, element, component, and/or group. It does not exclude the existence or addition of
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.Although not defined otherwise, all terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Commonly used terms defined in the dictionary are additionally interpreted as having a meaning consistent with the related technical literature and the presently disclosed content, and unless defined, they are not interpreted in an ideal or very formal meaning.
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.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily carry out the embodiments of the present invention. However, the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.
도 1은 전립선과 그 주변 기관들을 개략적으로 나타낸다. 전립선은 방광 바로 아래의 직장 앞쪽에 있는 밤톨만한 크기의 남성 생식 기관이다. 전립선은 요도를 감싼다. 전립선은 정액의 일부를 만들어내고 저장한다. 전립선암의 대부분은 전립선 세포에서 발생하는 선암이다. 전립선암은 50세 이전에는 흔하지 않으나 50세를 넘으면 급격히 증가한다. 전립선암은 뼈로 잘 전이되므로, 안드로겐 의존성 상태로부터 안드로겐 내성 상태로 불가피하게 진행되어 환자의 사망률을 증가시킨다. 특히, 전립선암, 즉 종양세포가 전립선에 흩어져서 다수 존재하므로, 이를 원천적으로 제거할 필요가 있다. 따라서 비가역적 전기천공방법을 사용하여 이를 제거한다.1 schematically shows the prostate and its surrounding organs. The prostate is the male reproductive organ about the size of a chestnut in the front of the rectum just below the bladder. The prostate surrounds the urethra. The prostate makes and stores part of the semen. Most of the prostate cancers are adenocarcinomas that arise from prostate cells. Prostate cancer is uncommon before the age of 50, but increases rapidly after the age of 50. Since prostate cancer metastasizes well to bone, it inevitably progresses from an androgen-dependent state to an androgen-resistant state, increasing the patient's mortality. In particular, since a large number of prostate cancer, that is, tumor cells are scattered in the prostate, it is necessary to fundamentally remove them. Therefore, it is removed using an irreversible electroporation method.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전립선암 치료를 위한 전기천공용 바이폴라 전극 유닛(100)을 개략적으로 나타낸다. 도 2의 전기천공용 바이폴라 전극 유닛(100)은 한 쌍의 바이폴라 전극들(110, 130)을 포함한다. 한 쌍의 바이폴라 전극들(110, 130)은 제1 바이폴라 전극(110) 및 제2 바이폴라 전극(130)을 포함한다.2 schematically shows a
제1 바이폴라 전극(110)은 제1 본체(10), 제1 전극(20) 및 제2 전극(30)을 포함한다. 제1 본체(10)는 길게 뻗어 있다. 즉, 제1 본체(10)는 종양 세포(T)에 침투되도록 종양 세포(T)를 향하여 길게 뻗은 형상을 가진다. 제1 전극(20)은 제1 본체(10)의 표면에 형성된다. 제2 전극(30)은 제1 본체(10)의 길이 방향을 따라 제1 전극(20)과 이격되어 위치한다. 제2 전극(30)도 제1 본체(10)의 표면에 형성된다. 제1 전극(20)과 제2 전극(30)을 합쳐 바이폴라(bipolar)라고 한다.The first
제2 바이폴라 전극(130)은 제2 본체(13), 제3 전극(23) 및 제4 전극(33)을 포함한다. 제2 본체(13)는 길게 뻗어 있다. 즉, 제2 본체(13)는 종양 세포(T)에 침투되도록 종양 세포(T)를 향하여 길게 뻗은 형상을 가진다. 제3 전극(23)은 제2 본체(13)의 표면에 형성된다. 제4 전극(33)은 제2 본체(13)의 길이 방향을 따라 제3 전극(23)과 이격되어 위치한다. 제4 전극(33)도 제2 본체(13)의 표면에 형성된다. 제3 전극(23)과 제4 전극(33)도 합쳐서 바이폴라(bipolar)라고 한다. 따라서 제1 바이폴라 전극(110)과 제2 바이폴라 전극(130)은 바이폴라 네트워크를 형성한다. 바이폴라 네트워크에서는 다양한 형태의 전기장들이 반복되어 형성되므로 전기에너지의 집적을 극대화하여 종양 세포의 치료 효율을 높일 수 있다.The second
종래에는 종양 세포 치료에 모노폴라 전극을 사용했었다. 이 경우, 전극의 면적이 커서 천공수가 너무 많아지는 문제점이 있었다. 이와는 달리, 본 발명의 일 실시예에서는 바이폴라 전극을 사용해 천공수를 반 정도로 줄여서 출혈 부작용을 감소시킨다. 또한, 바이폴라 네트워크 전기장을 형성하여 절개 범위를 모노폴라 전극에 비해 크게 형성한다. 따라서 종양 세포의 절개에 따른 영향을 극대화해 종양 세포의 사멸을 촉진할 수 있다.Conventionally, monopolar electrodes have been used to treat tumor cells. In this case, there is a problem that the number of perforations is too large because the area of the electrode is large. On the contrary, in an embodiment of the present invention, the number of perforations is reduced by half by using a bipolar electrode, thereby reducing side effects of bleeding. In addition, by forming a bipolar network electric field, the cut-out range is formed larger than that of the monopolar electrode. Therefore, it is possible to promote the death of tumor cells by maximizing the effect of dissection of tumor cells.
전극들(20, 30, 23, 33)은 제1 본체(10) 및 제2 본체(13)를 마스킹하고 스퍼터링 등에 의해 도전성 금속으로 도금 처리하여 형성한다. 도전성 금속으로 백금, 주석, 크롬, 아연, 순금 또는 구리 중 한 물질을 사용하거나 이들 중에서 복수의 물질들을 혼합한 합금을 제조하여 사용할 수 있다.The
동일한 제1 바이폴라 전극(110)에 형성된 전극들(20, 30)의 이격 거리(D)는 4mm 내지 10mm일 수 있다. 도 2에는 도시하지 않았지만 전극들(23, 33)의 이격 거리도 이와 동일하다. 전극들(20, 30)의 이격 거리(D)가 너무 크거나 작은 경우, 바이폴라 전기장 네트워크가 효율적으로 생성되기 어렵다. 따라서 전극들(20, 30)의 이격 거리(D)를 전술한 범위로 유지하는 것이 바람직하다.The separation distance D between the
한편, 전극들(20, 30, 23, 33) 중 하나 이상의 전극의 길이(L)는 2mm 내지 6mm일 수 있다. 전극의 길이(L)가 너무 작거나 너무 큰 경우, 바이폴라 전기장 네트워크가 효율적으로 작용하기 어렵다. 따라서 전극의 길이(L)는 전술한 범위를 유지한다. 그리고 본체들(10, 13)의 폭은 2mm가 될 수 있다.Meanwhile, the length L of one or more of the
전극들(20, 30, 23, 33)에 인가되는 전기장의 크기는 그 전기 전도도에 비례한다. 따라서 아래의 수학식 1이 성립하며, 전극들(20, 30, 23, 33) 상호간에는 아래의 전기장이 생성된다. 여기서, A1-B1, A1-A2, A1-B2, B1-A2, B1-B2, A2-B2의 다양한 전극들의 조합으로 전기장 네트워크를 형성할 수 있다.The magnitude of the electric field applied to the
E는 전기장, σ는 전기전도도, A1은 제1 전극(20), B1은 제2 전극(30), A2는 제3 전극(23), B2는 제4 전극(33)을 나타낸다.E denotes an electric field, σ denotes electrical conductivity, A1 denotes the
종양 세포(T)에 특정 세기 이상의 전기장이 인가되는 경우, 종양 세포(T)의 수분이 전기 분해되면서 종양 세포(T)가 물리적인 스트레스를 받는다. 즉, 종양 세포(T)에 특정 세기 이상의 전기장이 인가되는 경우, 물 분자가 수소와 산소로 전기 분해되면서 일정 시간 지속되면 종양 세포(T)의 괴사가 진행된다. 한 쌍의 전극들(20, 30, 23, 33)에 펄스 형태의 전압을 가하여 종양 세포(T)에 전기장을 인가한다. 이 경우, 종양 세포(T)가 적응력이 생겨서 전기장에 익숙해지므로, 방어 작용을 할 수 있다. 예를 들면, 종양 세포(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 세포(T)는 세포막상 수용체로부터 세포 자살(apoptosis)에 이르는 신호를 전달받아 괴사한다. 이러한 비가역적 전기천공법에 의한 세포 자살을 종양 세포(T)에 적용할 수 있다.When an electric field of a specific intensity or more is applied to the tumor cells (T), the moisture of the tumor cells (T) is electrolyzed and the tumor cells (T) are subjected to physical stress. That is, when an electric field of a specific intensity or more is applied to the tumor cells T, the water molecules are electrolyzed into hydrogen and oxygen and the necrosis of the tumor cells T proceeds for a certain period of time. An electric field is applied to the tumor cell T by applying a voltage in the form of a pulse to the pair of
본 발명의 제1 실시예에서는 하나의 전극이 아닌 복수의 전극들(20, 30, 23, 33)을 사용한다. 이 경우, 전극들(20, 30, 23, 33) 상호간에 바이폴라 네트워크 전기장이 형성되면서 종양 세포(T)의 절제 영역을 극대화하고 천공은 적게 할 수 있다. 그 결과, 종양 세포(T)의 사멸 가능성을 높일 수 있다. 또한, 전극들(20, 30, 23, 33)을 종양 세포(T)에 포지셔닝하기도 훨씬 수월해지므로 수술이 간편해진다. 나아가, 본 발명의 제1 실시예에서는 바이폴라 네트워크 전기장의 형성뿐만 아니라 온열 치료가 가미된 하이브리드 효과에 의해 종양 세포(T)를 더욱 용이하게 사멸시킬 수 있다. 즉, 종양 세포(T)는 비가역적 전기 천공뿐만 아니라 열에도 영향을 받으므로, 그 치료 효과를 극대화할 수 있다. 이와는 달리 하나의 전극만 사용하는 경우, 종양 세포(T)의 절제 영역이 감소한다. 그 결과, 종양 세포(T)의 사멸 효과가 저하될 수 있다. 이를 도 3을 통하여 좀더 상세하게 설명한다.In the first embodiment of the present invention, a plurality of
도 3은 도 1의 전기천공용 바이폴라 전극 유닛(100)의 작동 메커니즘을 개략적으로 나타낸다. 도 3의 전기천공용 바이폴라 전극 유닛(100)의 작동 메커니즘은 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 전기천공용 바이폴라 전극 유닛(100)은 다른 메커니즘으로 작동할 수도 있다.3 schematically shows an operating mechanism of the
도 3에 도시한 바와 같이, 전극들(20, 30, 23, 33)(도 2에 도시)의 다양한 조합에 의해 임피던스들(G1, G2, G3, …)이 작용하면서 종양 세포(T) 주위에 바이폴라 네트워크 전기장이 형성된다. 그 결과, 종양 세포(T)는 세포 자살(apoptosis)에 이르게 된다. 세포 자살에 걸리는 시간(t)은 전기장(E)이 인가되는 시간(t)에 비례한다. As shown in Fig. 3, the impedances (G 1 , G 2 , G 3 , ...) act by various combinations of the electrodes (20, 30, 23, 33) (shown in Fig. 2) while the tumor cell ( T) a bipolar network electric field is formed around it. As a result, tumor cells (T) lead to apoptosis. The time taken for apoptosis (t) is proportional to the time (t) for which the electric field (E) is applied.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전립선암 치료를 위한 전기천공용 바이폴라 전극 유닛(200)을 개략적으로 나타낸다. 도 4의 전기천공용 바이폴라 전극 유닛(200)은 제1 바이폴라 전극(120) 및 제2 바이폴라 전극(140)을 포함한다. 도 4의 전기천공용 바이폴라 전극 유닛(200)의 구조는 도 1의 전기천공용 바이폴라 전극 유닛(100)의 구조와 유사하므로, 동일한 부분에는 동일한 도면 부호를 사용하며 그 상세한 설명을 생략한다.4 schematically shows a
도 4에 도시한 바와 같이, 제1 바이폴라 전극(120)은 제1 본체(12), 제1 전극(20) 및 제2 전극(30)을 포함한다. 제1 본체(12)는 길게 뻗어 있다. 즉, 제1 본체(12)는 종양 세포(T)의 양측으로 침투되도록 종양 세포(T)를 향하여 길게 뻗은 형상을 가진다. 제2 바이폴라 전극(140)은 제2 본체(14), 제3 전극(23) 및 제4 전극(33)을 포함한다. 제2 본체(14)는 길게 뻗어 있다. 즉, 제2 본체(14)는 종양 세포(T)의 양측으로 침투되도록 종양 세포(T)를 향하여 길게 뻗은 형상을 가진다.4 , the first
제1 본체(12)는 직선형 본체부(121)와 사선형 본체부(123)를 포함하고, 제2 본체(14)는 직선형 본체부(141)와 사선형 본체부(143)를 포함한다. 직선형 본체부들(121, 141)은 종양 세포(T)를 향해 길게 뻗어 있다. 사선형 본체부들(123, 143)은 각각 직선형 본체부들(121, 141)과 각도를 이루면서 연결된다. 사선형 본체부들(123, 143)은 전립선암을 향하면서 상호간의 거리가 점차 멀어지게 형성된다. 바이폴라 전극들(120, 140)이 이러한 구조를 가지므로, 바이폴라 전극들(120, 140)을 종양 세포(T)의 양측에 배치하여 종양 세포(T)를 쉽게 사멸시킬 수 있다. 즉, 바이폴라 전극들(120, 140)에 의해 바이폴라 네트워크 전기장을 형성하여 종양 세포(T)를 자살에 이르게 할 수 있다.The
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기천공장치(1000)의 블록도를 개략적으로 나타낸다. 도 5의 블록도는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 도 5의 블록도를 다른 형태로도 변형할 수 있다.5 schematically shows a block diagram of an
도 5에 도시한 바와 같이, 전기천공장치(1000)는 바이폴라 전극 유닛(100, 200), 커넥터(300), 제어 유닛(400), 전압 생성 유닛(500), 릴레이 스위치(600), 및 전원 유닛(700)을 포함한다. 이외에, 전기천공장치(1000)는 다른 부품들을 더 포함할 수 있다.As shown in FIG. 5 , the
바이폴라 전극 유닛(100, 200)에는 전압 생성 유닛(500)이 인가하는 전압 펄스에 의해 바이폴라 네트워크가 형성된다. 전압 펄스는 바이폴라 전극 유닛(100, 200)의 스위칭에 의해 양 또는 음으로 변환되어 인가된다. 전압 생성 유닛(500)은 전원 유닛(700)에서 공급되는 정격 전원을 이용해 기설정된 크기의 전압 펄스를 생성한다. 전압 생성 유닛(500)은 전압 펄스를 기설정된 단계별 크기로 가변시켜 생성할 수 있다. 예를 들면, 700V 내지 3000V의 전압 범위 내에서 단계를 나누어 특정 전압 펄스를 생성할 수 있다. 생성된 전압 펄스는 릴레이 스위치(600)로 공급된다.A bipolar network is formed in the
릴레이 스위치(600)는 제어 유닛(400)의 제어에 따라 전압 생성 유닛(500)에서 생성된 전압 펄스를 커넥터(300)에 공급한다. 커넥터(300)로 공급된 전압 펄스는 바이폴라 전극 유닛(100, 200)에 인가된다.The
제어 유닛(400)은 릴레이 스위치(600)를 제어하여 전압 펄스를 선택적으로 바이폴라 전극 유닛(100, 200)에 공급한다. 제어 유닛(400)이 바이폴라 전극 유닛(100, 200)에 전압 펄스를 기설정된 주기로 설정하여 인가할 수 있다. 즉, 전압 펄스를 스위칭하여 양 또는 음으로 변환해 인가할 수 있다. 이를 도 6을 통하여 좀더 상세하게 설명한다.The
도 6은 도 5의 전기천공장치(1000)가 인가하는 다양한 펄스 그래프들과 이에 대응하는 브릿지 회로(800)를 나타낸다. 도 6의 (a)는 양의 전압 펄스와 이를 생성하기 위한 브릿지 회로(800)의 작동 상태를 나타내고, 도 6의 (b)와 (d)는 접지 상태를 나타내며, 도 6의 (c)는 음의 전압 펄스와 이를 생성하기 위한 브릿지 회로(800)의 작동 상태를 나타낸다. 도 6의 펄스 그래프와 브릿지 회로(800)의 작동 상태는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 도 6의 펄스 그래프와 브릿지 회로(800)의 작동 상태를 다른 형태로 도 변형할 수 있다. 한편, 브릿지 회로(800)는 제어 유닛(400)(도 5에 도시)에 포함될 수도 있다.6 shows various pulse graphs applied by the
도 6에 도시한 바와 같이, 브릿지 회로(800)는 H형으로서 브릿지선(401)과 4개의 스위치들(201, 301, 231, 331)을 포함한다. 각 스위치들(201, 301, 231, 331)은 브릿지 회로(800)의 상하좌우에 나누어져 위치하고, 각각 전극들(20, 30, 23, 33)(도 2에 도시)에 대응한다. 제1 스위치(201) 및 제2 스위치(301)는 전기적으로 직렬 연결된다. 제3 스위치(231) 및 제4 스위치(331)는 전기적으로 직렬 연결된다. 그리고 제1 스위치(201) 및 제2 스위치(301)와 제3 스위치(231)와 제4 스위치(331)는 상호 전기적으로 병렬 연결된다. 브릿지선(401)은 제1 스위치(201) 및 제2 스위치(301)의 사이와 제3 스위치(231) 및 제4 스위치(331)의 사이를 전기적으로 연결한다. 제1 접지 스위치(801)는 제1 스위치(201) 및 제2 스위치(301)의 사이에 전기적으로 연결되어 위치하고, 제2 접지 스위치(803)는 제3 스위치(231) 및 제4 스위치(331)의 사이에 전기적으로 연결되어 위치한다. 제1 접지 스위치(801)와 제2 접지 스위치(803)가 ON되는 경우, 접지를 통해 잔존하는 여기 전기에너지를 제거할 수 있다.As shown in FIG. 6 , the
도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 스위치들(201, 331)을 ON시키고, 스위치들(231, 301)을 OFF시키면 화살표 방향으로 전류가 흐르면서 양의 전압 펄스가 공급되면서 바이폴라 네트워크 전기장이 종양 세포에 인가된다. 따라서 종양 세포의 전기 천공을 유도해 종양 세포의 사멸을 촉진한다.As shown in (a) of FIG. 6, when the
다음으로는, 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 모든 스위치들(201, 301, 231, 331)을 OFF 시켜서 전압 펄스를 0으로 만든다. 그리고 브릿지 회로(800)를 접지시킨다. 즉, 제2 접지 스위치(803)를 ON하는 경우, 제4 스위치(331) 주변의 여기의 전기에너지가 접지를 통해 전부 제거된다. 따라서 플로팅 현상을 방지할 수 있다. 또한, 근육 수축 및 심장 세동 등의 부작용을 방지할 수 있다. 한편, 제1 접지 스위치(801)는 비도전성에 가까운 종양 세포(T)에 의해 막혀 있어서 접지 효과 가 없다.Next, as shown in (b) of FIG. 6, all the
그리고 도 6의 (c)에 도시한 바와 같이, 제2 접지 스위치(803)를 OFF시키고, 도 6의 (a)와 반대로 스위치들(201, 331)을 OFF 시키고, 스위치들(231, 301)을 ON 시키면 화살표 방향으로 전류가 흐르면서 음의 전압 펄스를 가진 바이폴라 네트워크 전기장이 형성된다. 종양 세포(T)의 양측에 바이폴라 전극들이 위치하고, 양의 전압만 인가되는 경우, 일측에는 (+) 전하, 타측에는 (-) 전하가 계속 쌓여서 종양 세포의 사멸 유도가 어려울 수 있다. 그러나 이러한 스위칭을 통해서 양쪽의 전하 들을 소거할 수 있으므로, 종양 세포를 좀더 쉽게 사멸시킬 수 있다. And as shown in (c) of FIG. 6, the second ground switch 803 is turned off, and the
마지막으로, 도 6의 (d)에 도시한 바와 같이, 다시 모든 스위치들(201, 301, 231, 331)을 OFF시키고, 제1 접지 스위치(801)를 ON시키면, 제2 스위치(301) 주변의 여기 전기에너지를 제거할 수 있다. 이러한 각 단계들이 수 ㎲ 단위로 반복되면서 종양 세포(T)에 바이폴라 네트워크 전기장이 인가된다.Finally, as shown in (d) of FIG. 6 , when all switches 201 , 301 , 231 , 331 are turned OFF and the
이하에서는 도 7 내지 도 10을 참조하여 브릿지 회로들(800, 810)의 스위치들(201, 203, 301, 303, 231, 233, 331, 333)을 제어하여 바이폴라 네트워크 전기장을 형성하는 전압 펄스의 생성 과정을 좀더 상세하게 설명한다.Hereinafter, the
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기천공용 바이폴라 전극 유닛의 전압 펄스 그래프, 이를 유도하는 브릿지 회로 및 바이폴라 전극 유닛의 작동 과정을 개략적으로 나타낸다. 이러한 전압 펄스 그래프, 브릿지 회로 및 바이폴라 전극 유닛의 작동 과정은 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 전압 펄스 그래프, 브릿지 회로 및 바이폴라 전극 유닛의 작동 과정을 다른 형태로도 변형할 수 있다. 한편, 도 7의 각 단계들은 도 6의 각 단계들에 대응한다. 따라서 도 7에서는 그 상세한 설명을 생락하며 1초 이내에 인가되는 수회의 전압 펄스의 파형을 위주로 설명한다.7 schematically shows a voltage pulse graph of a bipolar electrode unit for electroporation according to an embodiment of the present invention, a bridge circuit inducing the same, and an operation process of the bipolar electrode unit. The voltage pulse graph, the bridge circuit, and the operation process of the bipolar electrode unit are merely illustrative of the present invention, and the present invention is not limited thereto. Therefore, the operation process of the voltage pulse graph, the bridge circuit, and the bipolar electrode unit can be modified into other forms. Meanwhile, each step of FIG. 7 corresponds to each step of FIG. 6 . Therefore, in FIG. 7 , the detailed description thereof is omitted and the waveform of several voltage pulses applied within 1 second will be mainly described.
도 7의 단계 (1), (2)에서는 양의 전압 펄스가 인가된다. 도 7의 단계 (1), (2)에서는 0.5㎲ 내지 2 ㎲ 동안 양의 전압 펄스를 인가할 수 있다. 즉, 펄스폭은 0.5㎲ 내 지 2㎲ 정도로 매우 짧다. 다음으로, 도 7의 단계 (3)에서는 접지 과정을 통하여 펄스를 인가하지 않고 브릿지 회로 내에 축적된 전하들을 전부 소거한다. 이 경우, 제2 접지 스위치를 이용하며, 접지 스위치의 OFF는 2㎲ 내지 7㎲ 동안 이루어진다. 제2 접지 스위치의 OFF 시간이 전술한 범위를 유지해야 축적된 전하들의 소거가 가능하다. 다음으로, 단계 (4), (5)에서는 스위칭을 반대로 하여 음의 전압 펄스를 인가한다. 그리고 단계 (6)을 통하여 제1 접지 스위치를 ON해 접지함으로써 여기 전기에너지를 제거한다. 이러한 과정이 1초 이내에 그룹 펄스 형태로 수회 반복될 수 있다. 제1 바이폴라 전극(110)(도 2에 도시)에 이 과정이 수행될 수 있으며, 제2 바이폴라 전극(130)(도 2에 도시)에도 동일한 과정이 반복되어 수행될 수 있다. 이 경우, 바이폴라 네트워크 전기장은 각 바이폴라 전극의 전극들 간에 형성된다.In steps (1) and (2) of FIG. 7, a positive voltage pulse is applied. In steps (1) and (2) of FIG. 7 , a positive voltage pulse may be applied for 0.5 μs to 2 μs. That is, the pulse width is very short, about 0.5 μs to 2 μs. Next, in step (3) of FIG. 7, all charges accumulated in the bridge circuit are erased without applying a pulse through the grounding process. In this case, the second ground switch is used, and the OFF of the ground switch is made for 2 μs to 7 μs. It is possible to erase the accumulated charges only when the OFF time of the second ground switch maintains the above-mentioned range. Next, in steps (4) and (5), the switching is reversed and a negative voltage pulse is applied. Then, by turning on the first grounding switch through step (6) and grounding, the excitation electric energy is removed. This process can be repeated several times in the form of group pulses within 1 second. This process may be performed for the first bipolar electrode 110 (shown in FIG. 2 ), and the same process may be repeated for the second bipolar electrode 130 (shown in FIG. 2 ). In this case, a bipolar network electric field is formed between the electrodes of each bipolar electrode.
이러한 전압 펄스의 구체적인 사양을 설명하면 다음과 같다. 예를 들면, 전압은 700V 내지 3000V, 펄스 폭은 100㎲ 내지 1000㎲, 펄스 지연은 100㎲ 내지 2000㎲, 펄스 수는 1 내지 20개, 그룹 펄스 수는 1 내지 5개, 그리고 그룹 펄스 지연은 100㎲ 내지 2000㎲으로 이루어진다.Specific specifications of these voltage pulses will be described as follows. For example, the voltage is 700 V to 3000 V, the pulse width is 100 μs to 1000 μs, the pulse delay is 100 μs to 2000 μs, the number of pulses is 1 to 20, the number of group pulses is 1 to 5, and the group pulse delay is 100 μs to 2000 μs.
종래에 사용하던 모노폴라 전극은 직렬로 연결된 하나의 스위치만 ON/OFF하 여 전압 펄스를 생성한다. 따라서 단상의 구형파 펄스를 형성하였다. 그러나 이 경우, 근육 수축과 심장 세동 유발의 부작용이 있었다. 즉, 스위치를 OFF하여 전 압 펄스를 인가하지 않더라도 여기의 전기에너지로 인해 근육이 수축되거나 심장 세동이 발생하는 문제점이 있었다. 이와는 달리, 본 발명의 일 실시예에서는 접지가 가능한 브릿지형 회로를 사용하여 전술한 부작용을 제거 가능하다. 즉, 양의 전압 펄스에서 음의 전압 펄스로 넘어가는 과정 중에 접지가 가능하도록 스위칭 회 로를 만들어 여기의 전기에너지를 제거할 수 있다. 그 결과, 전립선암의 절개를 극대화하여 전립선암을 효과적으로 사멸시킬 수 있으며, 종래 기술에서 나타내던 근육 수축과 심장 세동 유발의 부작용을 없앨 수 있다.A conventional monopolar electrode generates a voltage pulse by turning ON/OFF only one switch connected in series. Therefore, a single-phase square wave pulse was formed. However, in this case, there were side effects of muscle contraction and induction of cardiac fibrillation. That is, even if the switch is turned OFF and a voltage pulse is not applied, there is a problem in that the muscles contract or cardiac fibrillation occurs due to the electric energy of the excitation. On the contrary, in an embodiment of the present invention, the above-mentioned side effect can be eliminated by using a bridge-type circuit capable of being grounded. That is, it is possible to remove the electrical energy of the excitation by creating a switching circuit to enable grounding during the transition from the positive voltage pulse to the negative voltage pulse. As a result, it is possible to effectively kill the prostate cancer by maximizing the incision of the prostate cancer, and it is possible to eliminate the side effects of muscle contraction and cardiac fibrillation inducing in the prior art.
도 8은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 전기천공용 바이폴라 전극 유닛의 전압 펄스 그래프, 이를 유도하는 한 쌍의 브릿지 회로들 및 바이폴라 전극 유닛의 작동 과정을 개략적으로 나타낸다. 도 8의 한 쌍의 브릿지 회로들의 괄호 숫자는 도 8의 전압 펄스 그래프의 괄호 숫자에 대응한다. 즉, 전압 펄스 그래프를 생성하기 위해 그 괄호 숫자대로 한 쌍의 브릿지 회로들에 포함된 스위치들을 작동시킨 다. 이러한 전압 펄스 그래프, 브릿지 회로 및 바이폴라 전극 유닛의 작동 과정은 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 전압 펄스 그래프, 브릿지 회로 및 바이폴라 전극 유닛의 작동 과정을 다른 형태로도 변형할 수 있다. 한편, 도 8의 각 단계들은 도 7의 각 단계들과 유사하다. 따라서 도 8에서는 동일하거나 유사한 부분에 대해서는 그 상세한 설명을 생략하며, 편의상 제1 브릿지 회로(800)에 포함된 각 스위치들의 도면부호를 생략한다.8 schematically shows a voltage pulse graph of a bipolar electrode unit for electroporation according to another embodiment of the present invention, a pair of bridge circuits inducing the same, and an operation process of the bipolar electrode unit. The parenthesis numbers of the pair of bridge circuits of FIG. 8 correspond to the parenthesis numbers of the voltage pulse graph of FIG. 8 . That is, to generate a voltage pulse graph, the switches included in the pair of bridge circuits are operated according to the parentheses number. The voltage pulse graph, the bridge circuit, and the operation process of the bipolar electrode unit are merely illustrative of the present invention, and the present invention is not limited thereto. Therefore, the operation process of the voltage pulse graph, the bridge circuit, and the bipolar electrode unit can be modified into other forms. Meanwhile, each step of FIG. 8 is similar to each step of FIG. 7 . Accordingly, in FIG. 8 , detailed descriptions of the same or similar parts are omitted, and reference numerals of the switches included in the
도 8에 도시한 바와 같이, 한 쌍의 브릿지 회로들(800, 810)을 사용하여 한 쌍의 바이폴라 전극들의 각 전극 간을 교차하는 바이폴라 네트워크 전기장을 형성할 수 있다. 그 과정을 도 8을 참조하여 설명하면 다음과 같다.As shown in FIG. 8 , a bipolar network electric field crossing each electrode of the pair of bipolar electrodes may be formed using a pair of
도 8에 굵은 점선으로 도시한 바와 같이, 단계 (1), (2)에서는 먼저 제1 스위치 및 제6 스위치(303)를 ON한다. 그리고 나머지 스위치들을 전부 OFF하여 양의 전압 펄스를 종양 세포에 인가한다. As shown by a thick dotted line in FIG. 8 , in steps (1) and (2), the first switch and the
다음으로, 제1 스위치와 제6 스위치(303)를 OFF한다. 그 결과, 모든 스위치들은 OFF 된다. 단계 (3)에서 제3 접지 스위치(805)를 ON한다. Next, the first switch and the
그리고 제3 접지 스위치(805)를 OFF한다. 가는 일점 쇄선으로 도시한 바와 같이, 단계 (4), (5)에서 제5 스위치(203) 및 제2 스위치를 ON하여 음의 전압 펄스를 종양 세포에 인가한다.Then, the
다음으로, 제5 스위치(203) 및 제2 스위치를 OFF한다. 그리고 단계 (6)에서 제1 접지 스위치를 ON하여 제2 스위치 주변의 여기 전기에너지를 제거한다. 이로 써 전압 펄스의 한 주기가 완성된다.Next, the
그리고, 도 8에는 선으로 도시하지 않았지만, 먼저 제1 접지 스위치를 OFF한다. 그리고 단계 (7), (8)에서 제3 스위치 및 제8 스위치(333)를 ON하여 양의 전압 펄스를 종양 세포에 인가한다. And, although not shown as a line in FIG. 8, first, the first grounding switch is turned OFF. In steps (7) and (8), the third switch and the
다음으로, 제3 스위치 및 제8 스위치(333)를 OFF한다. 단계 (9)에서 제4 접지 스위치(807)를 ON하여 제8 스위치(333) 주변의 여기 전기에너지를 제거한다.Next, the third switch and the
그리고 제4 접지 스위치(807)를 OFF한다. 그리고 단계 (10), (11)에서 제7 스위치(233) 및 제4 스위치를 ON하여 음의 전압 펄스를 종양 세포에 인가한다.Then, the
마지막으로, 제7 스위치(233) 및 제4 스위치를 OFF한다. 그리고 단계 (12)에서 제2 접지 스위치를 ON하여 제4 스위치 주변의 여기 전기에너지를 제거한다.Finally, the
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기천공용 바이폴라 전극 유닛의 전압 펄스 그래프, 이를 유도하는 한 쌍의 브릿지 회로들 및 바이폴라 전극 유닛의 작동 과정을 개략적으로 나타낸다. 도 9의 한 쌍의 브릿지 회로들의 괄호 숫자는 도 9의 전압 펄스 그래프의 괄호 숫자에 대응한다. 즉, 전압 펄스 그래프를 생성하기 위해 그 괄호 숫자대로 한 쌍의 브릿지 회로들에 포함된 스위치들을 작동시킨 다. 이러한 전압 펄스 그래프, 브릿지 회로 및 바이폴라 전극 유닛의 작동 과정은 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 전압 펄스 그래프, 브릿지 회로 및 바이폴라 전극 유닛의 작동 과정을 다른 형태로도 변형할 수 있다. 한편, 도 9 각 단계들은 도 8의 각 단계들과 유사하다. 따라서 도 9에서는 동일하거나 유사한 부분에 대해서는 그 상세한 설명을 생략하며, 편의상 제1 브릿지 회로(800)에 포함된 각 스위치들의 도면부호를 생략한다.9 schematically shows a voltage pulse graph of a bipolar electrode unit for electroporation according to another embodiment of the present invention, a pair of bridge circuits inducing the same, and an operation process of the bipolar electrode unit. The parenthesis numbers of the pair of bridge circuits of FIG. 9 correspond to the parenthesis numbers of the voltage pulse graph of FIG. 9 . That is, to generate a voltage pulse graph, the switches included in the pair of bridge circuits are operated according to the parentheses number. The voltage pulse graph, the bridge circuit, and the operation process of the bipolar electrode unit are merely illustrative of the present invention, and the present invention is not limited thereto. Therefore, the operation process of the voltage pulse graph, the bridge circuit, and the bipolar electrode unit can be modified into other forms. Meanwhile, each step of FIG. 9 is similar to each step of FIG. 8 . Accordingly, in FIG. 9 , detailed descriptions of the same or similar parts are omitted, and reference numerals of the switches included in the
도 9에 도시한 바와 같이, 한 쌍의 브릿지 회로들(800, 810)을 사용하여 한 쌍의 바이폴라 전극들의 각 상하 전극 간을 교차하는 바이폴라 네트워크 전기장을 형성할 수 있다. 즉, 바이폴라 네트워크 전기장은 사선 교차하여 형성된다. 그 과정을 도 9를 참조하여 설명하면 다음과 같다.As shown in FIG. 9 , a bipolar network electric field crossing between upper and lower electrodes of a pair of bipolar electrodes may be formed using a pair of
먼저, 도 9의 굵은 점선으로 도시한 바와 같이, 단계 (1), (2)에서 제5 스위치(203) 및 제4 스위치를 ON한다. 나머지 스위치들을 전부 OFF하여 양의 전압 펄스를 종양 세포에 인가한다.First, as shown by a thick dotted line in FIG. 9 , the
다음으로, 제5 스위치(203) 및 제4 스위치를 OFF한다. 그리고 제2 접지 스위치를 ON하여 제4 스위치 주변의 여기 전기에너지를 제거한다.Next, the
그리고 제2 접지 스위치를 OFF한다. 도 9의 가는 일점 쇄선으로 도시한 바와 같이, 단계 (4), (5)에서는 제3 스위치 및 제6 스위치(303)를 ON하여 음의 전압 펄스를 종양 세포에 인가한다.Then, the second grounding switch is turned OFF. As shown by the thin dashed-dotted line in FIG. 9 , in steps (4) and (5), the third switch and the
다음으로, 제3 스위치 및 제6 스위치(303)를 OFF한다. 그리고 단계 (6)에서 제3 접지 스위치(805)를 ON하여 제6 스위치(303) 주변의 여기 전기에너지를 제거한다.Next, the third switch and the
그리고 제3 접지 스위치(805)를 OFF한다. 도 9에는 선으로 도시하지 않았지만, 단계 (7), (8)에서는 제1 스위치 및 제8 스위치(333)를 ON하여 양의 전압 펄스를 종양 세포에 인가한다.Then, the
다음으로, 제1 스위치 및 제8 스위치(333)를 OFF한다. 단계 (9)에서는 제4 접지 스위치(807)를 ON하여 제8 스위치(333) 주변의 여기 전기에너지를 제거한다.Next, the first switch and the
그리고 제4 접지 스위치(807)를 OFF한다. 단계 (10), (11)에서는 제7 스위치(233) 및 제2 스위치를 ON하여 음의 전압 펄스를 종양 세포에 인가한다.Then, the
마지막으로, 제7 스위치(233) 및 제2 스위치를 OFF한다. 단계 (12)에서는 제1 접지 스위치를 ON하여 제2 스위치 주변의 여기 전기에너지를 제거한다.Finally, the
이하에서는 실험예를 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 이러한 실 험예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through experimental examples. These experimental examples are only for illustrating the present invention, and the present invention is not limited thereto.
실험예Experimental example
가상의 바이폴라 전극을 이용하여 시뮬레이션 실험을 하였다. 가상의 바이폴라 전극의 폭은 2mm이었고, 본 체부에 코팅되어 상호 이격된 각 전극의 길이는 4mm이었다. 전극들의 이격 거리는 6mm이었다. 인가하는 전압의 세기를 변경하면서 전압을 바이폴라 전극에 인가하였다. 나머지 실험 과정은 본 발명이 속하는 기 술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있으므로 그 상세한 설명을 생략한다.A simulation experiment was performed using a virtual bipolar electrode. The width of the virtual bipolar electrode was 2 mm, and the length of each electrode that was coated on the main body and spaced apart from each other was 4 mm. The spacing of the electrodes was 6 mm. A voltage was applied to the bipolar electrode while changing the strength of the applied voltage. Since the rest of the experimental process can be easily understood by a person skilled in the art to which the present invention pertains, a detailed description thereof will be omitted.
실험예 1Experimental Example 1
바이폴라 전극에 1000V의 전압을 인가하였다. 그리고 바이폴라 전극 주위에 형성되는 전기장을 시뮬레이션하였다.A voltage of 1000 V was applied to the bipolar electrode. And the electric field formed around the bipolar electrode was simulated.
실험예 2Experimental Example 2
바이폴라 전극에 1500V의 전압을 인가하였다. 그리고 바이폴라 전극 주위에 형성되는 전기장을 시뮬레이션하였다.A voltage of 1500 V was applied to the bipolar electrode. And the electric field formed around the bipolar electrode was simulated.
실험예 3Experimental Example 3
바이폴라 전극에 2000V의 전압을 인가하였다. 그리고 바이폴라 전극 주위에 형성되는 전기장을 시뮬레이션하였다.A voltage of 2000 V was applied to the bipolar electrode. And the electric field formed around the bipolar electrode was simulated.
실험 결과Experiment result
도 10은 본 발명의 실험예 1 내지 실험예 3의 시뮬레이션에 따라 바이폴라 전극에 형성되는 전기장의 분포를 나타낸다. 적색, 노란색, 녹색, 청색, 보라색 순서로 갈수록 전기장은 점차 약해진다. 즉, 전극에서 가장 전기장이 세게 나타나며, 전극을 벗어날수록 전기장이 약해지는 것을 알 수 있다. 즉, 전극들에 의해 바이폴라 네트워크 전기장이 형성되는 것을 확인할 수 있었다.10 shows the distribution of the electric field formed in the bipolar electrode according to the simulation of Experimental Examples 1 to 3 of the present invention. The electric field gradually weakens in the order of red, yellow, green, blue, and violet. That is, it can be seen that the electric field appears the strongest at the electrode, and the electric field becomes weaker as it leaves the electrode. That is, it was confirmed that the bipolar network electric field was formed by the electrodes.
다음으로, 모노폴라 전극을 이용한 모노페이즈(monophasic) 펄스를 저주파로 인가하는 경우, 본 발명의 바이폴라 전극을 이용한 바이페이즈(biphasic) 펄스를 저주파로 인가하는 경우, 본 발명의 바이폴라 전극을 이용한 바이페이즈 펄스를 저전압 고주파로 인가하는 경우, 본 발명의 바이폴라 전극을 이용한 바이페이즈 펄스를 고전압 고주파로 인가하는 경우에 대하여 실험을 하였다. 이에 대하여 도 11 내지 18을 참조하여 설명한다. Next, when a monophasic pulse using a monopolar electrode is applied at a low frequency, when a biphasic pulse using the bipolar electrode of the present invention is applied at a low frequency, a biphase using the bipolar electrode of the present invention In the case of applying a pulse at a low voltage and high frequency, an experiment was performed on a case where a biphase pulse using the bipolar electrode of the present invention was applied at a high voltage and high frequency. This will be described with reference to FIGS. 11 to 18 .
도 11은 모노폴라 전극을 이용한 모노페이즈 펄스 및 본 발명의 바이폴라 전극을 이용하여 바이페이즈 펄스를 나타낸다. 11 shows a monophase pulse using a monopolar electrode and a biphase pulse using the bipolar electrode of the present invention.
도 11의 (a)는 모노폴라 전극을 이용한 저주파 모노페이즈 펄스로써, 전압은 1600V/cm, 펄스폭은 100㎲, 펄스 지연은 100㎲, 펄스 수는 20개이다. 도 11의 (b)는 본 발명의 바이폴라 전극을 이용한 저주파 바이페이즈 펄스로써, 전압은 1600V/cm, 펄스폭은 100㎲, 펄스 지연은 100㎲, 펄스 수는 20개이다. 도 11의 (c)는 본 발명의 바이폴라 전극을 이용한 저전압 고주파 바이페이즈 펄스로써, 전압은 1600V/cm, 펄스폭은 10㎲, 펄스 지연은 10㎲, 펄스 수는 200개이다. 도 11의 (d)는 본 발명의 바이폴라 전극을 이용한 고전압 고주파 바이페이즈 펄스로써, 전압은 3200V/cm, 펄스폭은 10㎲, 펄스 지연은 10㎲, 펄스 수는 50개이다.11A is a low-frequency monophase pulse using a monopolar electrode. The voltage is 1600 V/cm, the pulse width is 100 μs, the pulse delay is 100 μs, and the number of pulses is 20. 11(b) is a low-frequency bi-phase pulse using the bipolar electrode of the present invention. The voltage is 1600 V/cm, the pulse width is 100 μs, the pulse delay is 100 μs, and the number of pulses is 20. 11( c ) is a low-voltage high-frequency bi-phase pulse using the bipolar electrode of the present invention. The voltage is 1600 V/cm, the pulse width is 10 μs, the pulse delay is 10 μs, and the number of pulses is 200. 11(d) is a high-voltage, high-frequency biphase pulse using the bipolar electrode of the present invention. The voltage is 3200 V/cm, the pulse width is 10 μs, the pulse delay is 10 μs, and the number of pulses is 50.
도 12는 도 11의 (a) 내지 (d)의 펄스를 이용하여 헤마톡실린 에오신(H&E Staining)을 실험한 결과이다. 12 is a result of an experiment of hematoxylin eosin (H&E staining) using the pulses of FIG. 11 (a) to (d).
도 12의 (a)는 저주파 모노폴라 전극을 이용한 모노페이즈 펄스로 헤마톡실린 에오신(H&E Staining)을 실험한 결과이다. 도 12의 (b)는 본 발명의 바이폴라 전극을 이용한 저주파 바이페이즈 펄스로 헤마톡실린 에오신(H&E Staining)을 실험한 결과이다. 도 12의 (c)는 본 발명의 바이폴라 전극을 이용한 저전압 고주파 바이페이즈 펄스로 헤마톡실린 에오신(H&E Staining)을 실험한 결과이다. 도 12의 (d)는 본 발명의 바이폴라 전극을 이용한 고전압 고주파 바이페이즈 펄스로 헤마톡실린 에오신(H&E Staining)을 실험한 결과이다.FIG. 12(a) is a result of experimenting with hematoxylin eosin (H&E staining) with a monophase pulse using a low-frequency monopolar electrode. Figure 12 (b) is a result of an experiment of hematoxylin eosin (H&E staining) with a low-frequency bi-phase pulse using the bipolar electrode of the present invention. 12( c ) is a result of an experiment on hematoxylin eosin (H&E staining) with a low-voltage high-frequency bi-phase pulse using the bipolar electrode of the present invention. FIG. 12(d) is a result of experimenting with hematoxylin eosin (H&E staining) with a high-voltage, high-frequency bi-phase pulse using the bipolar electrode of the present invention.
도 13은 도 11의 (a) 내지 (d)의 펄스를 이용하여 TUNEL((Terminal deoxynucleotidyl transferase (TdT)-mediated dUTP Nick End-Labeling) staining을 실험한 결과이다.13 is a result of TUNEL ((Terminal deoxynucleotidyl transferase (TdT)-mediated dUTP Nick End-Labeling) staining experiment using the pulses of FIG. 11 (a) to (d).
도 13의 (a)는 모노폴라 전극을 이용한 저주파 모노페이즈 펄스로 TUNEL staining을 실험한 결과이다. 도 13의 (b)는 본 발명의 바이폴라 전극을 이용한 저주파 바이페이즈 펄스로 TUNEL staining을 실험한 결과이다. 도 13의 (c)는 본 발명의 바이폴라 전극을 이용한 저전압 고주파 바이페이즈 펄스로 TUNEL staining을 실험한 결과이다. 도 12의 (d)는 본 발명의 바이폴라 전극을 이용한 고전압 고주파 바이페이즈 펄스로 TUNEL staining을 실험한 결과이다.13A is a result of TUNEL staining experiment with a low-frequency monophase pulse using a monopolar electrode. 13(b) is a result of TUNEL staining experiment using a low-frequency bi-phase pulse using the bipolar electrode of the present invention. FIG. 13(c) is a result of TUNEL staining experiment using a low-voltage high-frequency bi-phase pulse using the bipolar electrode of the present invention. FIG. 12( d ) is a result of TUNEL staining experiment using a high-voltage high-frequency bi-phase pulse using the bipolar electrode of the present invention.
도 14는 도 11의 (a) 내지 (d)의 펄스를 이용한 경우의 TUNEL 절제 영역 및 근육 수축을 비교한 그래프이다. 14 is a graph comparing the TUNEL ablation area and muscle contraction when the pulses of FIGS. 11 (a) to (d) are used.
도 14의 (a)는 모노폴라 전극을 이용한 저주파 모노페이즈 펄스를 인가하는 경우(Group1), 본 발명의 바이폴라 전극을 이용한 저주파 바이페이즈 펄스를 인가하는 경우(Group2), 본 발명의 바이폴라 전극을 이용한 저전압 고주파 바이페이즈 펄스를 인가하는 경우(Group3), 본 발명의 바이폴라 전극을 이용한 고전압 고주파 바이페이즈 펄스를 인가하는 경우(Group4)의 TUNEL 절제 영역을 실험한 결과를 나타낸다. 본 발명의 바이폴라 전극을 이용한 저전압 고주파 바이페이즈 펄스를 이용하는 경우(Group3)에 비하여 바이폴라 전극을 이용한 고전압 고주파 바이페이즈 펄스를 이용하는 경우(Group4)의 TUNEL 절제 영역이 큰 것을 알 수 있다.14A shows a case in which a low-frequency monophase pulse using a monopolar electrode is applied (Group1), a case in which a low-frequency biphase pulse is applied using a bipolar electrode of the present invention (Group2), and a case using the bipolar electrode of the present invention. The experimental results of the TUNEL ablation region in the case of applying the low voltage high frequency biphase pulse (Group3) and the case of applying the high voltage high frequency biphase pulse using the bipolar electrode of the present invention (Group4) are shown. It can be seen that the TUNEL ablation area is larger in the case of using the high voltage high frequency biphase pulse using the bipolar electrode (Group4) than in the case of using the low voltage high frequency biphase pulse using the bipolar electrode of the present invention (Group3).
도 14의 (b)는 모노폴라 전극을 이용한 저주파 모노페이즈 펄스를 인가하는 경우(Group1), 본 발명의 바이폴라 전극을 이용한 저주파 바이페이즈 펄스를 인가하는 경우(Group2), 본 발명의 바이폴라 전극을 이용한 저전압 고주파 바이페이즈 펄스를 인가하는 경우(Group3), 본 발명의 바이폴라 전극을 이용한 고전압 고주파 바이페이즈 펄스를 인가하는 경우(Group4)의 근육 수축을 비교한 그래프이다. 본 발명의 바이폴라 전극을 이용한 고전압 고주파 바이페이즈 펄스를 인가하는 경우(Group4)의 근육 수축이 모노폴라 전극을 이용한 저주파 모노페이즈 펄스를 인가하는 경우(Group1)의 근육 수축에 비하여 적은 것을 알 수 있다. 14(b) shows a case of applying a low-frequency monophase pulse using a monopolar electrode (Group1), a case of applying a low-frequency biphase pulse using a bipolar electrode of the present invention (Group2), and a case using the bipolar electrode of the present invention. It is a graph comparing muscle contraction when a low-voltage high-frequency bi-phase pulse is applied (Group 3) and when a high-voltage high-frequency bi-phase pulse using the bipolar electrode of the present invention is applied (Group 4). It can be seen that the muscle contraction in the case of applying the high voltage high frequency biphase pulse using the bipolar electrode of the present invention (Group4) is smaller than that in the case of applying the low frequency monophase pulse using the monopolar electrode (Group1).
도 15는 도 11의 (a) 내지 (d)의 펄스를 이용한 경우의 간세포 괴사(Hepatocyte necrosis) 및 사멸 세포(Apoptotic cell)를 비교한 그래프이다.15 is a graph comparing hepatocyte necrosis and apoptotic cells when the pulses of FIGS. 11 (a) to (d) are used.
도 15의 (a)는 모노폴라 전극을 이용한 저주파 모노페이즈 펄스를 인가하는 경우(Group1), 본 발명의 바이폴라 전극을 이용한 저주파 바이페이즈 펄스를 인가하는 경우(Group2), 본 발명의 바이폴라 전극을 이용한 저전압 고주파 바이페이즈 펄스를 인가하는 경우(Group3), 본 발명의 바이폴라 전극을 이용한 고전압 고주파 바이페이즈 펄스를 인가하는 경우(Group4)의 간세포 괴사를 비교한 그래프이다. 본 발명의 바이폴라 전극을 이용한 저전압 고주파 바이페이즈 펄스를 인가하는 경우(Group3)에 간세포 괴사가 적은 반면, 본 발명의 바이폴라 전극을 이용한 고전압 고주파 바이페이즈 펄스를 인가하는 경우(Group4)에 간세포 괴사가 상대적으로 높은 것을 알 수 있다. 15A shows a case of applying a low-frequency monophase pulse using a monopolar electrode (Group1), a case of applying a low-frequency biphase pulse using a bipolar electrode of the present invention (Group2), and a case using the bipolar electrode of the present invention. It is a graph comparing hepatocyte necrosis in the case of applying a low-voltage high-frequency bi-phase pulse (Group 3) and when applying a high-voltage high-frequency bi-phase pulse using the bipolar electrode of the present invention (Group 4). In the case of applying a low voltage high frequency biphase pulse using the bipolar electrode of the present invention (Group3), hepatocyte necrosis was small, whereas in the case of applying a high voltage high frequency biphase pulse using the bipolar electrode of the present invention (Group4), the hepatocyte necrosis was relatively It can be seen that high
도 15의 (b)는 모노폴라 전극을 이용한 저주파 모노페이즈 펄스를 인가하는 경우(Group1), 본 발명의 바이폴라 전극을 이용한 저주파 바이페이즈 펄스를 인가하는 경우(Group2), 본 발명의 바이폴라 전극을 이용한 저전압 고주파 바이페이즈 펄스를 인가하는 경우(Group3), 본 발명의 바이폴라 전극을 이용한 고전압 고주파 바이페이즈 펄스를 인가하는 경우(Group4)의 사멸 세포를 비교한 그래프이다. 본 발명의 바이폴라 전극을 이용한 고전압 고주파 바이페이즈 펄스를 인가하는 경우(Group4)에 사멸 세포가 높은 것을 알 수 있다.15 (b) shows a case of applying a low-frequency monophase pulse using a monopolar electrode (Group1), a case of applying a low-frequency biphase pulse using a bipolar electrode of the present invention (Group2), and a case using the bipolar electrode of the present invention. It is a graph comparing apoptotic cells in the case of applying a low-voltage high-frequency bi-phase pulse (Group 3) and when applying a high-voltage high-frequency bi-phase pulse using the bipolar electrode of the present invention (Group 4). It can be seen that apoptotic cells are high in the case of applying a high-voltage high-frequency bi-phase pulse using the bipolar electrode of the present invention (Group4).
도 16은 도 11의 (a) 내지 (d)의 펄스를 이용한 경우의 면역조직화학(Immunohistochemistry, IHC) HMGB-1을 실험한 결과이다. 16 is a result of an experiment of immunohistochemistry (IHC) HMGB-1 when the pulses of FIGS. 11 (a) to (d) are used.
도 16의 (a)는 저주파 모노폴라 전극을 이용한 모노페이즈 펄스로 면역조직화학 HMGB-1을 실험한 결과이다. 도 16의 (b)는 본 발명의 바이폴라 전극을 이용한 저주파 바이페이즈 펄스로 면역조직화학 HMGB-1을 실험한 결과이다. 도 16의 (c)는 본 발명의 바이폴라 전극을 이용한 저전압 고주파 바이페이즈 펄스로 면역조직화학 HMGB-1을 실험한 결과이다. 도 16의 (d)는 본 발명의 바이폴라 전극을 이용한 고전압 고주파 바이페이즈 펄스로 면역조직화학 HMGB-1을 실험한 결과이다.Figure 16 (a) is the result of the experiment of immunohistochemistry HMGB-1 with a monophase pulse using a low-frequency monopolar electrode. Figure 16 (b) is the result of the experiment of immunohistochemistry HMGB-1 with a low-frequency bi-phase pulse using the bipolar electrode of the present invention. Figure 16 (c) is a result of the immunohistochemistry HMGB-1 experiment using the low-voltage high-frequency bi-phase pulse using the bipolar electrode of the present invention. Figure 16 (d) is the result of the experiment of immunohistochemistry HMGB-1 using a high-voltage high-frequency bi-phase pulse using the bipolar electrode of the present invention.
도 17은 도 11의 (a) 내지 (d)의 펄스를 이용한 경우의 면역조직화학(Immunohistochemistry, IHC) IL-6을 실험한 결과이다. FIG. 17 is a result of an immunohistochemistry (IHC) IL-6 experiment using the pulses of FIGS. 11 (a) to (d).
도 17의 (a)는 저주파 모노폴라 전극을 이용한 모노페이즈 펄스로 면역조직화학 IL-6을 실험한 결과이다. 도 17의 (b)는 본 발명의 바이폴라 전극을 이용한 저주파 바이페이즈 펄스로 면역조직화학 IL-6을 실험한 결과이다. 도 17의 (c)는 본 발명의 바이폴라 전극을 이용한 저전압 고주파 바이페이즈 펄스로 면역조직화학 IL-6을 실험한 결과이다. 도 17의 (d)는 본 발명의 바이폴라 전극을 이용한 고전압 고주파 바이페이즈 펄스로 면역조직화학 IL-6을 실험한 결과이다.Figure 17 (a) is a result of the immunohistochemical IL-6 experiment using a monophasic pulse using a low-frequency monopolar electrode. Figure 17 (b) is the result of the immunohistochemical IL-6 experiment using the low-frequency bi-phase pulse using the bipolar electrode of the present invention. Figure 17 (c) is the result of the immunohistochemical IL-6 experiment using the low-voltage high-frequency bi-phase pulse using the bipolar electrode of the present invention. Figure 17 (d) is the result of the immunohistochemical IL-6 experiment using the high voltage high frequency biphase pulse using the bipolar electrode of the present invention.
도 18은 도 11의 (a) 내지 (d)의 펄스를 이용한 경우의 면역조직화학(IHC) HMGB-1, IL-6의 결과를 비교한 그래프이다.18 is a graph comparing the results of immunohistochemistry (IHC) HMGB-1 and IL-6 when the pulses of FIGS. 11 (a) to (d) are used.
도 18의 (a)는 모노폴라 전극을 이용한 저주파 모노페이즈 펄스를 인가하는 경우(Group1), 본 발명의 바이폴라 전극을 이용한 저주파 바이페이즈 펄스를 인가하는 경우(Group2), 본 발명의 바이폴라 전극을 이용한 저전압 고주파 바이페이즈 펄스를 인가하는 경우(Group3), 본 발명의 바이폴라 전극을 이용한 고전압 고주파 바이페이즈 펄스를 인가하는 경우(Group4)의 면역조직화학 HMGB-1을 비교한 그래프이다. 모노폴라 전극을 이용한 저주파 모노페이즈 펄스를 인가하는 경우(Group1)가 다른 그룹에 비해 가장 높은 HMGB-1 반응을 나타내는 것을 알 수 있다. 18A shows a case of applying a low-frequency monophase pulse using a monopolar electrode (Group1), a case of applying a low-frequency biphase pulse using a bipolar electrode of the present invention (Group2), and a case using the bipolar electrode of the present invention. It is a graph comparing immunohistochemistry HMGB-1 when a low-voltage high-frequency bi-phase pulse is applied (Group 3) and when a high-voltage high-frequency bi-phase pulse is applied using the bipolar electrode of the present invention (Group 4). It can be seen that the case of applying a low-frequency monophase pulse using a monopolar electrode (Group1) exhibits the highest HMGB-1 response compared to other groups.
도 18의 (b)는 모노폴라 전극을 이용한 저주파 모노페이즈 펄스를 인가하는 경우(Group1), 본 발명의 바이폴라 전극을 이용한 저주파 바이페이즈 펄스를 인가하는 경우(Group2), 본 발명의 바이폴라 전극을 이용한 저전압 고주파 바이페이즈 펄스를 인가하는 경우(Group3), 본 발명의 바이폴라 전극을 이용한 고전압 고주파 바이페이즈 펄스를 인가하는 경우(Group4)의 면역조직화학 IL-6을 비교한 그래프이다. 본 발명의 바이폴라 전극을 이용한 저전압 고주파 바이페이즈 펄스를 인가하는 경우(Group3)가 다른 그룹에 비해 가장 높은 IL-6 반응을 나타내는 것을 알 수 있다. 18 (b) shows a case of applying a low-frequency monophase pulse using a monopolar electrode (Group1), a case of applying a low-frequency biphase pulse using a bipolar electrode of the present invention (Group2), and a case using the bipolar electrode of the present invention It is a graph comparing the immunohistochemistry IL-6 in the case of applying a low-voltage high-frequency bi-phase pulse (Group 3), and when applying a high-voltage high-frequency bi-phase pulse using the bipolar electrode of the present invention (Group 4). It can be seen that the case of applying a low-voltage high-frequency bi-phase pulse using the bipolar electrode of the present invention (Group3) exhibits the highest IL-6 response compared to other groups.
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.Although the present invention has been described as described above, it will be readily understood by those skilled in the art to which the present invention pertains that various modifications and variations are possible without departing from the spirit and scope of the appended claims.
10, 13. 본체
20, 30, 23, 33. 전극
110, 120, 130, 140. 바이폴라 전극
100, 200. 전기천공용 바이폴라 전극 유닛
121, 141. 직선형 본체부
123, 143. 사선형 본체부
201, 203, 301, 303, 231, 233, 331, 333. 스위치
300. 커넥터
400. 제어 유닛
401, 403. 브릿지선
500. 전압 생성 유닛
600. 릴레이 스위치
700. 전원 유닛
800, 810. 브릿지 회로
801, 803, 805, 807. 접지 스위치
1000. 전기천공장치
D: 전극들의 이격 거리
L: 전극 길이
T. 종양 세포10, 13. Body
20, 30, 23, 33. Electrodes
110, 120, 130, 140. Bipolar electrode
100, 200. Bipolar electrode unit for electroporation
121, 141. Straight body part
123, 143. Oblique body part
201, 203, 301, 303, 231, 233, 331, 333. switch
300. Connector
400. Control unit
401, 403. Bridge Line
500. Voltage generating unit
600. Relay switch
700. Power unit
800, 810. Bridge Circuit
801, 803, 805, 807. Earthing switch
1000. Electroporation device
D: the separation distance of the electrodes
L: electrode length
T. tumor cells
Claims (18)
상기 바이폴라 전극 유닛은 제1 바이폴라 전극 및 제2 바이폴라 전극을 포함하고,
상기 제1 바이폴라 전극은,
길게 뻗은 제1 본체,
상기 제1 본체의 표면에 형성된 제1 전극, 및
상기 제1 본체의 길이 방향을 따라 상기 제1 전극과 이격되어 상기 제1 본체의 표면에 형성된 제2 전극
을 포함하고,
상기 제2 바이폴라 전극은,
길게 뻗은 제2 본체,
상기 제2 본체의 표면에 형성된 제3 전극, 및
상기 제2 본체의 길이 방향을 따라 상기 제3 전극과 이격되어 상기 제2 본체의 표면에 형성된 제4 전극
을 포함하고,
양의 전압 펄스 또는 음의 전압 펄스가 상기 제1 전극, 상기 제2 전극, 상기 제3 전극 및 상기 제4 전극으로 이루어진 군에서 선택된 한 쌍 이상의 전극들에 각각 인가되어 상기 한 쌍 이상의 전극들에 바이폴라 전기장 네트워크가 형성되도록 적용되고,
상기 양의 전압 펄스 또는 상기 음의 전압 펄스는 각각 그룹 펄스들을 포함하고, 상기 양의 전압 펄스 또는 상기 음의 전압 펄스의 전압은 700V 내지 3000V, 상기 양의 전압 펄스 또는 상기 음의 전압 펄스의 펄스 폭은 100㎲ 내지 1000㎲, 상기 양의 전압 펄스 또는 상기 음의 전압 펄스의 펄스 지연은 100㎲ 내지 2000㎲, 상기 양의 전압 펄스 또는 상기 음의 전압 펄스의 펄스 수는 1 내지 20개, 상기 그룹 펄스들의 수는 1 내지 5개, 상기 그룹 펄스들의 지연은 100㎲ 내지 2000㎲인 전기천공용 바이폴라 전극 유닛.A bipolar electrode unit for electroporation for the treatment of prostate cancer, comprising:
The bipolar electrode unit includes a first bipolar electrode and a second bipolar electrode,
The first bipolar electrode,
a first body elongated;
a first electrode formed on the surface of the first body; and
A second electrode spaced apart from the first electrode in the longitudinal direction of the first body and formed on the surface of the first body
including,
The second bipolar electrode,
a second body that is elongated;
a third electrode formed on the surface of the second body; and
A fourth electrode spaced apart from the third electrode in the longitudinal direction of the second body and formed on the surface of the second body
including,
A positive voltage pulse or a negative voltage pulse is applied to one or more pairs of electrodes selected from the group consisting of the first electrode, the second electrode, the third electrode, and the fourth electrode, respectively, to the one or more pairs of electrodes applied to form a bipolar electric field network,
The positive voltage pulse or the negative voltage pulse includes group pulses, respectively, the voltage of the positive voltage pulse or the negative voltage pulse is 700V to 3000V, the pulse of the positive voltage pulse or the negative voltage pulse the width is 100 μs to 1000 μs, the pulse delay of the positive voltage pulse or the negative voltage pulse is 100 μs to 2000 μs, the number of pulses of the positive voltage pulse or the negative voltage pulse is 1 to 20, the The number of group pulses is 1 to 5, and the delay of the group pulses is 100 μs to 2000 μs. A bipolar electrode unit for electroporation.
상기 제1 본체는,
길게 뻗은 직선형 본체부, 및
상기 직선형 본체부와 각도를 이루면서 연결된 사선형 본체부
를 포함하고,
상기 제2 본체는,
길게 뻗은 또다른 직선형 본체부, 및
상기 또다른 직선형 본체부와 각도를 이루면서 연결되고, 상기 전립선암을 향하면서 상기 사선형 본체부와의 거리가 점차 멀어지는 또다른 사선형 본체부
를 포함하는 전기천공용 바이폴라 전극 유닛.In claim 1,
The first body is
an elongated straight body portion, and
The oblique body part connected while forming an angle with the straight body part
including,
The second body,
another elongated straight body portion, and
Another oblique body part connected at an angle to the other straight body part and gradually increasing the distance from the diagonal body part toward the prostate cancer.
A bipolar electrode unit for electroporation comprising a.
상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 이격 거리 또는 상기 제3 전극과 상기 제4 전극의 이격 거리는 4mm 내지 10mm인 전기천공용 바이폴라 전극 유닛.In claim 1,
The separation distance between the first electrode and the second electrode or the separation distance between the third electrode and the fourth electrode is 4mm to 10mm for an electroporation bipolar electrode unit.
상기 제1 전극, 상기 제2 전극, 상기 제3 전극 및 상기 제4 전극으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 전극의 길이는 2mm 내지 6mm인 전기천공용 바이폴라 전극 유닛.In claim 1,
At least one electrode selected from the group consisting of the first electrode, the second electrode, the third electrode, and the fourth electrode has a length of 2 mm to 6 mm. A bipolar electrode unit for electroporation.
전원 유닛,
상기 전원 유닛으로부터 전력을 공급받아 전압을 생성하는 전압 생성 유닛, 및
상기 제1 전극, 상기 제2 전극, 상기 제3 전극 및 상기 제4 전극에 상기 전압을 인가하도록 제어하는 제어 유닛
을 포함하고,
상기 제어 유닛은 제1 스위치, 제2 스위치, 제3 스위치, 제4 스위치, 및 브릿지선을 포함하는 브릿지 회로를 포함하고,
상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치는 전기적으로 직렬 연결되고, 상기 제3 스위치 및 제4 스위치는 전기적으로 직렬 연결되며,
상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치는 상기 제3 스위치 및 상기 제4 스위치와 상호 전기적으로 병렬 연결되고,
상기 브릿지선은 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 사이와 상기 제3 스위치 및 상기 제4 스위치의 사이를 전기적으로 연결하고,
상기 제어 유닛은 상기 제1 스위치, 상기 제2 스위치, 상기 제3 스위치 및 상기 제4 스위치를 제어하여 양의 전압 펄스 또는 음의 전압 펄스를 상기 전기천공용 바이폴라 전극 유닛에 제공하고,
상기 양의 전압 펄스 또는 상기 음의 전압 펄스는 각각 그룹 펄스들을 포함하고, 상기 양의 전압 펄스 또는 상기 음의 전압 펄스의 전압은 700V 내지 3000V, 상기 양의 전압 펄스 또는 상기 음의 전압 펄스의 펄스 폭은 100㎲ 내지 1000㎲, 상기 양의 전압 펄스 또는 상기 음의 전압 펄스의 펄스 지연은 100㎲ 내지 2000㎲, 상기 양의 전압 펄스 또는 상기 음의 전압 펄스의 펄스 수는 1 내지 20개, 상기 그룹 펄스들의 수는 1 내지 5개, 상기 그룹 펄스들의 지연은 100㎲ 내지 2000㎲인 전기천공장치.A bipolar electrode unit for electroporation comprising a first bipolar electrode including a first electrode and a second electrode, and a second bipolar electrode including a third electrode and a fourth electrode;
power unit,
a voltage generating unit receiving power from the power supply unit to generate a voltage; and
A control unit controlling to apply the voltage to the first electrode, the second electrode, the third electrode, and the fourth electrode
including,
The control unit includes a first switch, a second switch, a third switch, a fourth switch, and a bridge circuit including a bridge line,
The first switch and the second switch are electrically connected in series, the third switch and the fourth switch are electrically connected in series,
The first switch and the second switch are electrically connected to each other in parallel with the third switch and the fourth switch,
The bridge line electrically connects between the first switch and the second switch and between the third switch and the fourth switch,
the control unit controls the first switch, the second switch, the third switch and the fourth switch to provide a positive voltage pulse or a negative voltage pulse to the electroporation bipolar electrode unit;
The positive voltage pulse or the negative voltage pulse includes group pulses, respectively, the voltage of the positive voltage pulse or the negative voltage pulse is 700V to 3000V, the pulse of the positive voltage pulse or the negative voltage pulse the width is 100 μs to 1000 μs, the pulse delay of the positive voltage pulse or the negative voltage pulse is 100 μs to 2000 μs, the number of pulses of the positive voltage pulse or the negative voltage pulse is 1 to 20, the The number of group pulses is 1 to 5, and the delay of the group pulses is 100 μs to 2000 μs.
상기 제어 유닛은,
상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치의 사이에 제공된 제1 접지 스위치, 및
상기 제3 스위치와 상기 제4 스위치 사이에 제공된 제2 접지 스위치
를 더 포함하는 전기천공장치.In claim 5,
The control unit is
a first grounding switch provided between the first switch and the second switch, and
a second grounding switch provided between the third switch and the fourth switch
Electroporation device further comprising a.
상기 제어 유닛은,
상기 제1 스위치에 대응하는 제5 스위치,
상기 제2 스위치에 대응하는 제6 스위치,
상기 제3 스위치에 대응하는 제7 스위치,
상기 제4 스위치에 대응하는 제8 스위치,
상기 브릿지선에 대응하는 또다른 브릿지선,
상기 제5 스위치와 상기 제6 스위치의 사이에 제공된 제3 접지 스위치, 및
상기 제7 스위치와 상기 제8 스위치 사이에 제공된 제4 접지 스위치
를 포함하는 또다른 브릿지 회로를 더 포함하고,
상기 또다른 브릿지 회로는 상기 브릿지 회로에 전기적으로 연결된 전기천공장치.In claim 6,
The control unit is
a fifth switch corresponding to the first switch;
a sixth switch corresponding to the second switch;
a seventh switch corresponding to the third switch;
an eighth switch corresponding to the fourth switch;
Another bridge line corresponding to the bridge line,
a third grounding switch provided between the fifth switch and the sixth switch, and
a fourth grounding switch provided between the seventh switch and the eighth switch
Further comprising another bridge circuit comprising a,
wherein the another bridge circuit is electrically connected to the bridge circuit.
상기 제1 스위치 및 상기 제4 스위치를 ON하고, 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치를 OFF하여 양의 전압 펄스를 인가하는 제1 단계,
상기 제1 스위치, 상기 제2 스위치, 상기 제3 스위치 및 상기 제4 스위치를 각각 OFF하고, 상기 제2 접지 스위치를 ON하는 제2 단계,
상기 제2 접지 스위치를 OFF하고, 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치를 ON하고, 상기 제1 스위치 및 상기 제4 스위치를 OFF하여 음의 전압 펄스를 인가하는 제3 단계, 및
상기 제1 스위치, 상기 제2 스위치, 상기 제3 스위치 및 상기 제4 스위치를 각각 OFF하고, 상기 제1 접지 스위치를 ON하는 제4 단계
를 포함하고,
상기 제1 단계 또는 상기 제3 단계는 0.5㎲ 내지 2㎲ 동안 이루어지는 전기천공용 바이폴라 전극 유닛의 제어 방법.A first switch and a second switch connected in series, a third switch and a fourth switch connected in series, a bridge line electrically connecting between the first switch and the second switch and between the third switch and the fourth switch , Control method of a bipolar electrode unit for electroporation using a bridge circuit including a first ground switch connected between the first switch and the second switch, and a second ground switch connected between the third switch and the fourth switch As,
A first step of applying a positive voltage pulse by turning on the first switch and the fourth switch, and turning off the second switch and the third switch;
A second step of turning off the first switch, the second switch, the third switch, and the fourth switch, respectively, and turning on the second ground switch;
A third step of applying a negative voltage pulse by turning off the second ground switch, turning on the second switch and the third switch, and turning off the first switch and the fourth switch, and
A fourth step of turning off the first switch, the second switch, the third switch, and the fourth switch, respectively, and turning on the first ground switch
including,
The first step or the third step is a control method of a bipolar electrode unit for electroporation made for 0.5 μs to 2 μs.
상기 제2 단계는 2㎲ 내지 7㎲ 동안 이루어지는 전기천공용 바이폴라 전극 유닛의 제어 방법.In claim 9,
The second step is a method of controlling a bipolar electrode unit for electroporation made for 2 μs to 7 μs.
상기 제1 단계 내지 상기 제4 단계를 반복하여 상기 양의 전압 펄스 또는 상기 음의 전압 펄스가 인가되는 제1 전극 및 제2 전극 사이에 전기장이 형성되는 제5 단계를 더 포함하는 전기천공용 바이폴라 전극 유닛의 제어 방법.In claim 9,
Bipolar for electroporation further comprising a fifth step of repeating the first to fourth steps to form an electric field between the first electrode and the second electrode to which the positive voltage pulse or the negative voltage pulse is applied A method of controlling an electrode unit.
상기 제1 단계 내지 상기 제4 단계를
제2 바이폴라 전극 유닛에 대해 반복하는 제5 단계를 더 포함하는 전기천공용 바이폴라 전극 유닛의 제어 방법.In claim 9,
Step 1 to Step 4
The method of controlling a bipolar electrode unit for electroporation further comprising a fifth step of repeating for the second bipolar electrode unit.
직렬 연결된 제5 스위치와 제6 스위치, 직렬 연결된 제7 스위치와 제8 스위치, 상기 제5 스위치 및 상기 제6 스위치의 사이와 상기 제7 스위치 및 상기 제8 스위치의 사이를 전기적으로 연결하는 또다른 브릿지선, 상기 제5 스위치와 상기 제6 스위치 사이에 연결된 제3 접지 스위치, 상기 제7 스위치와 상기 제8 스위치 사이에 연결된 제4 접지 스위치를 포함하는 또다른 브릿지 회로를 이용한 전기천공용 바이폴라 전극 유닛의 제어 방법으로서,
상기 제1 스위치 및 상기 제6 스위치를 ON하고, 나머지 스위치들을 전부 OFF하여 양의 전압 펄스를 인가하는 제1 단계,
상기 제1 스위치 및 상기 제6 스위치를 OFF하고 상기 제3 접지 스위치를 ON하는 제2 단계,
상기 제3 접지 스위치를 OFF하고, 상기 제5 스위치 및 상기 제2 스위치를 ON하여 음의 전압 펄스를 인가하는 제3 단계, 및
상기 제5 스위치 및 상기 제2 스위치를 OFF하고 상기 제1 접지 스위치를 ON하는 제4 단계
를 포함하는 전기천공용 바이폴라 전극 유닛의 제어 방법.A first switch and a second switch connected in series, a third switch and a fourth switch connected in series, a bridge line electrically connecting between the first switch and the second switch and between the third switch and the fourth switch , a bridge circuit including a first ground switch connected between the first switch and the second switch, and a second ground switch connected between the third switch and the fourth switch, and
A fifth switch and a sixth switch connected in series, a seventh switch and an eighth switch connected in series, another electrically connecting between the fifth switch and the sixth switch and between the seventh switch and the eighth switch Bipolar electrode for electroporation using another bridge circuit including a bridge line, a third ground switch connected between the fifth switch and the sixth switch, and a fourth ground switch connected between the seventh switch and the eighth switch A method of controlling a unit, comprising:
A first step of applying a positive voltage pulse by turning on the first switch and the sixth switch, and turning off all the other switches;
a second step of turning off the first switch and the sixth switch and turning on the third ground switch;
A third step of applying a negative voltage pulse by turning off the third ground switch and turning on the fifth switch and the second switch, and
A fourth step of turning off the fifth switch and the second switch and turning on the first ground switch
A control method of a bipolar electrode unit for electroporation comprising a.
상기 제1 접지 스위치를 OFF하고, 상기 제3 스위치 및 상기 제8 스위치를 ON하여 양의 전압 펄스를 인가하는 제5 단계,
상기 제3 스위치 및 상기 제8 스위치를 OFF하고 상기 제4 접지 스위치를 ON하는 제6 단계,
상기 제4 접지 스위치를 OFF하고, 상기 제7 스위치 및 상기 제4 스위치를 ON하여 음의 전압 펄스를 인가하는 제7 단계, 및
상기 제7 스위치 및 상기 제4 스위치를 OFF하고 상기 제2 접지 스위치를 ON하는 제8 단계
를 더 포함하는 전기천공용 바이폴라 전극 유닛의 제어 방법.14. The method of claim 13,
A fifth step of applying a positive voltage pulse by turning off the first ground switch and turning on the third switch and the eighth switch;
A sixth step of turning off the third switch and the eighth switch and turning on the fourth ground switch;
A seventh step of turning off the fourth ground switch and turning on the seventh switch and the fourth switch to apply a negative voltage pulse, and
An eighth step of turning off the seventh switch and the fourth switch and turning on the second ground switch
Control method of the bipolar electrode unit for electroporation further comprising a.
상기 제1 단계 또는 상기 제5 단계에서 생성된 양의 전압 펄스 또는 상기 제3 단계 또는 상기 제7 단계에서 생성된 음의 전압 펄스가 제1 전극, 제2 전극, 제3 전극 및 제4 전극에 선택적으로 인가되고, 상기 제1 전극과 상기 제3 전극 사이 및 상기 제2 전극과 상기 제4 전극 사이에 바이폴라 네트워크 전기장에 형성되는 제9 단계를 더 포함하는 전기천공용 바이폴라 전극 유닛의 제어 방법.15. In claim 14,
The positive voltage pulse generated in the first step or the fifth step or the negative voltage pulse generated in the third step or the seventh step is applied to the first electrode, the second electrode, the third electrode and the fourth electrode. The method of controlling a bipolar electrode unit for electroporation further comprising a ninth step that is selectively applied and is formed in a bipolar network electric field between the first electrode and the third electrode and between the second electrode and the fourth electrode.
직렬 연결된 제5 스위치와 제6 스위치, 직렬 연결된 제7 스위치와 제8 스위치, 상기 제5 스위치 및 상기 제6 스위치의 사이와 상기 제7 스위치 및 상기 제8 스위치의 사이를 전기적으로 연결하는 또다른 브릿지선, 상기 제5 스위치와 상기 제6 스위치 사이에 연결된 제3 접지 스위치, 상기 제7 스위치와 상기 제8 스위치 사이에 연결된 제4 접지 스위치를 포함하는 또다른 브릿지 회로를 이용한 전기천공용 바이폴라 전극 유닛의 제어 방법으로서,
상기 제5 스위치 및 상기 제4 스위치를 ON하고, 나머지 스위치들을 전부 OFF하여 양의 전압 펄스를 인가하는 제1 단계,
상기 제5 스위치 및 상기 제4 스위치를 OFF하고 상기 제2 접지 스위치를 ON하는 제2 단계,
상기 제2 접지 스위치를 OFF하고, 상기 제3 스위치 및 상기 제6 스위치를 ON하여 음의 전압 펄스를 인가하는 제3 단계, 및
상기 제1 스위치 및 상기 제8 스위치를 OFF하고 상기 제3 접지 스위치를 ON하는 제4 단계
를 포함하는 전기천공용 바이폴라 전극 유닛의 제어 방법.A first switch and a second switch connected in series, a third switch and a fourth switch connected in series, a bridge line electrically connecting between the first switch and the second switch and between the third switch and the fourth switch , a bridge circuit including a first ground switch connected between the first switch and the second switch, and a second ground switch connected between the third switch and the fourth switch, and
A fifth switch and a sixth switch connected in series, a seventh switch and an eighth switch connected in series, another electrically connecting between the fifth switch and the sixth switch and between the seventh switch and the eighth switch Bipolar electrode for electroporation using another bridge circuit including a bridge line, a third ground switch connected between the fifth switch and the sixth switch, and a fourth ground switch connected between the seventh switch and the eighth switch A method of controlling a unit, comprising:
A first step of applying a positive voltage pulse by turning on the fifth switch and the fourth switch, and turning off all other switches;
a second step of turning off the fifth switch and the fourth switch and turning on the second ground switch;
A third step of applying a negative voltage pulse by turning off the second ground switch and turning on the third switch and the sixth switch, and
A fourth step of turning off the first switch and the eighth switch and turning on the third ground switch
A control method of a bipolar electrode unit for electroporation comprising a.
상기 제3 접지 스위치를 OFF하고, 상기 제1 스위치 및 상기 제8 스위치를 ON하여 양의 전압 펄스를 인가하는 제5 단계,
상기 제1 스위치 및 상기 제8 스위치를 OFF하고 상기 제4 접지 스위치를 ON하는 제6 단계,
상기 제4 접지 스위치를 OFF하고, 상기 제7 스위치 및 상기 제2 스위치를 ON하여 음의 전압 펄스를 인가하는 제7 단계, 및
상기 제7 스위치 및 상기 제2 스위치를 OFF하고 상기 제1 접지 스위치를 ON하는 제8 단계
를 더 포함하는 전기천공용 바이폴라 전극 유닛의 제어 방법.17. The method of claim 16,
A fifth step of applying a positive voltage pulse by turning off the third ground switch and turning on the first switch and the eighth switch;
A sixth step of turning off the first switch and the eighth switch and turning on the fourth ground switch;
A seventh step of applying a negative voltage pulse by turning off the fourth ground switch and turning on the seventh switch and the second switch, and
An eighth step of turning off the seventh switch and the second switch and turning on the first ground switch
Control method of the bipolar electrode unit for electroporation further comprising a.
상기 제1 단계 또는 상기 제5 단계에서 생성된 양의 전압 펄스 또는 상기 제3 단계 또는 상기 제7 단계에서 생성된 음의 전압 펄스가 제1 전극, 제2 전극, 제3 전극 및 제4 전극에 선택적으로 인가되고, 상기 제1 전극과 상기 제4 전극 사이 및 상기 제2 전극과 상기 제3 전극 사이에 바이폴라 네트워크 전기장에 형성되는 제9 단계를 더 포함하는 전기천공용 바이폴라 전극 유닛의 제어 방법.In claim 17,
The positive voltage pulse generated in the first step or the fifth step or the negative voltage pulse generated in the third step or the seventh step is applied to the first electrode, the second electrode, the third electrode and the fourth electrode. The method of controlling a bipolar electrode unit for electroporation further comprising a ninth step that is selectively applied and is formed in a bipolar network electric field between the first electrode and the fourth electrode and between the second electrode and the third electrode.
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