KR102344758B1 - 항염 물질 방출이 가능한 이식형 의료기기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 항염 물질 방출이 가능한 이식형 의료기기에 관한 것으로서, 특히 체내 삽입된 상태에서 염증 방지 약물을 방출함으로써 부작용을 최소화하여 자극 대상에 대한 안정적인 자극을 가능하게 하는 이식형 의료기기에 관한 것이다. 본 발명은, 염증 발생을 억제하기 위해 전기 신호를 통해 항염 물질 방출이 가능한 이식형 의료기기에 있어서, 상기 혈전 발생이 일어나는 부위에 상기 항염 물질이 포함된 고체 또는 액체의 약물을 방출하는 복수의 방출구를 형성하고 상기 복수의 방출구의 개폐를 상기 전기 신호로 제어하기 위한 복수의 전극을 구비하는 전극부; 및 상기 전극부에 상기 전기 신호를 전달하기 위한 자극 발생부를 구비하며 상기 자극 발생부의 동작을 제어하여 상기 약물의 방출을 제어하는 제어부를 포함하는 항염 물질 방출이 가능한 이식형 의료기기를 제공한다.
본 발명에 따르면, 전기자극에 대한 저항체로 발생되는 섬유조직에 의한 캡슐화를 소량의 염증 방지 약물로 제거하여 자극의 효율성을 높일 수 있는 이점이 있다.

Description

항염 물질 방출이 가능한 이식형 의료기기{IMPLANTABLE MEDICAL DEVICE CAPABLE OF RELEASING ANTI-INFLAMMATORY AGENTS}
본 발명은 항염 물질 방출이 가능한 이식형 의료기기에 관한 것으로서, 특히 체내 삽입된 상태에서 염증 방지 약물을 방출함으로써 부작용을 최소화하여 자극 대상에 대한 안정적인 자극을 가능하게 하는 이식형 의료기기에 관한 것이다.
최근에는 다양한 질병의 증상을 완화시키거나 치료하기 위해 심장박동기 등의 인공장기나 인공와우, 위자극기, 척수자극기, 심장제세동기, 심장 맥박 조정기, 인슐린 펌프, 하수족(foot drop implants), 심부 뇌 자극장치(Deep Brain Stimulation, DBS) 등 다양한 체내 이식형 의료기기가 개발되고 있다.
또한 뇌 심부 자극술(Deep brain stimulation), 척수 자극술(Spinal cord stimulation)등 질병과 관련된 신경회로 및 타겟을 전기자극을 통해 치료하는 방법으로써 능동형 이식형 의료기기(AIMD)를 이용한다.
이식형 의료기기의 수술과정에서 상처가 난 부분을 치유하거나 이식형 의료기기 자체를 외부 물질로 인식하여 다른 조직과 분리시키려는 등 신체의 방어 체계의 일환으로 이식형 의료기기의 주변에 섬유조직이 둘러싸게 되는 캡슐화(encapsulation)가 일어나게 되고, 이는 이식형 의료기기의 치료 목적에 방해물이 될 수 있다.
이와 관련, 종래의 한국공개특허 제10-2016-0050355호(체내 삽입 가능한 안테나 및 체내 이식형 디바이스, 무선 전력 전송방법)는 안테나를 구비하면서 캡슐 형태로 형성되어 외부에서 인가되는 전력을 효과적으로 수신할 수 있어 종래 무유도 체내 이식형 디바이스가 가지는 단점들을 개선하는 디바이스를 개시하고 있다.
다만 종래 기술은 공급되는 전력을 효과적으로 전달 받을 수 있는 안테나 구조를 제안하지만, 전기 펄스를 전달하는 부분인 전극 주변이 섬유조직으로 덮였을 경우 이러한 섬유조직은 저항체로 존재하게 되며, 자극대상에 적절한 전기펄스를 전달함에 있어 방해 요소가 되는 문제점이 여전히 존재한다. 이 현상은 결국 전극의 내구성을 감소시키는 원인이 되면서 치료적 효과에 미치는 원인 중 하나로 설명되므로 캡슐화 현상을 방지할 수 있는 기술이 요구되는 실정이다.
한국공개특허 제10-2016-0050355호
본 발명은 염증 방지 약물을 탑재 및 방출하여 염증 발생을 방지하는 이식형 의료기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 염증 발생을 억제하기 위해 전기 신호를 통해 항염 물질 방출이 가능한 이식형 의료기기에 있어서, 상기 염증 발생이 일어나는 부위에 상기 항염 물질이 포함된 고체 또는 액체의 약물을 방출하는 복수의 방출구를 형성하고 상기 복수의 방출구의 개폐를 상기 전기 신호로 제어하기 위한 복수의 전극을 구비하는 전극부; 및 상기 전극부에 상기 전기 신호를 전달하기 위한 자극 발생부를 구비하며 상기 자극 발생부의 동작을 제어하여 상기 약물의 방출을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 방출구는, 상기 전기 신호에 의해 반응하여 수축하는 감응성 소재로 구성되어 상기 전극부의 내부로 수축되며, 상기 전극부의 내부와 외부의 압력 차에 의해 상기 약물을 상기 전극부의 외부의 단 방향으로 방출되도록 판막 구조로 형성된 밸브를 더 포함하는 항염 물질 방출이 가능한 이식형 의료기기를 제공한다.
실시 예에 따라 상기 전극은, 상기 전극부의 외주면에 일정 간격으로 배치되고, 상기 복수의 방출구 사이에 각각 형성되어 주변 방출구의 개폐를 조절할 수 있다.
실시 예에 따라 상기 방출구는, 상기 전극부의 외주면에 일정 각도 및 일정 간격으로 배치되고, 상기 전극부의 중심에 상기 약물을 저장하는 파이프에 연결되어 상기 전극의 전기 신호에 따라 상기 약물을 외부로 방출할 수 있다.
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실시 예에 따라 상기 밸브는, 상기 전기 신호에 의해 반응하여 수축하는 감응성 소재로 이루어질 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제어부는, 기 설정된 시간 또는 기 설정된 상기 전극의 임피던스에 따라 상기 자극 발생부를 자극하여 상기 전기 신호를 생성하고, 상기 전기 신호에 의해 상기 밸브의 개폐를 제어할 수 있다.
실시 예에 따라 상기 약물을 저장하는 저장부를 더 포함하고, 상기 저장부의 압력은 상기 방출구의 외부보다 압력이 높게 유지될 수 있다.
상기 저장부는, 상기 약물이 소진되는 경우 외부 주사기로부터 상기 약물을 주입 받을 수 있다.
전술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 전기자극에 대한 저항체로 발생되는 섬유조직에 의한 캡슐화를 소량의 염증 방지 약물로 제거하여 자극의 효율성을 높일 수 있는 이점이 있다.
또한 본 발명은, 캡슐화에 의해 적절한 자극이 되지 않는 상태가 지속될 가능성을 줄임으로써 이식형 의료기기의 내구성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은, 경구용 항염제가 아닌 액상 염증 방지 약물을 소량으로 방출함으로써 부작용 위험을 최소화하는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 이식형 의료기기의 구성도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 이식형 의료기기에 포함된 전극부의 세부 구성도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 이식형 의료기기에 포함된 저장부에서 고체 상태의 약물과 액체 상태의 약물이 저장 및 방출되는 모습을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 체액이 전극부 내부로 역류하는 것을 방지하기 위해 판막 형태의 밸브가 설치된 전극부 내외부의 모습을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 밸브의 개폐를 시간 또는 측정된 임피던스에 따라 제어하는 과정의 순서도를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 약물이 소진된 경우 외부에서 주사기를 이용하여 약물을 추가하는 모습을 나타낸다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, "그 중간에 다른 구성을 사이에 두고" 연결되어 있는 경우도 포함한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 이식형 의료기기의 구성도를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 본 발명은 전극부(10), 제어부(20), 저장부(30) 및 배터리(40)를 포함하고, 제어부(20)의 제어에 의해 저장부(30)에 저장된 약물을 전극부(10)를 통해 방출할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 이식형 의료기기에 포함된 전극부(10)의 세부 구성도를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 전극부(10)는 염증 발생을 억제하기 위해 전기 신호를 통해 항염 물질 방출이 가능하며, 특히 염증 발생이 일어나는 부위에 항염 물질이 포함된 고체 또는 액체의 약물을 방출하는 복수의 방출구(12)를 형성하고 상기 복수의 방출구(12)의 개폐를 상기 전기 신호로 제어하기 위한 복수의 전극(11)을 구비할 수 있다.
전극(11)은, 상기 전극부(10)의 외주면에 일정 간격으로 배치되고, 상기 복수의 방출구(12) 사이에 각각 형성되어 주변 방출구(12)의 개폐를 조절할 수 있다.
방출구(12)는, 상기 전극부(10)의 외주면에 일정 각도 및 일정 간격으로 배치되고, 상기 전극부(10)의 중심에 상기 약물을 저장하는 파이프(13)에 연결되어 상기 전극(11)의 전기 신호에 따라 상기 약물을 외부로 방출할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 전극부(10)는 자극대상과 접촉되는 n개의 전극(11)(예: n=4)과 이를 둘러싸고 염증방지 약물이 전극(11) 외부로 나오게 하는 방출구(12)들로 구성되어 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 방출구(12)들은 전극(11)을 둘러싸는 형태로 구비되어 모든 방향에서 염증방지 약물을 외부로 방출하는 출구 역할을 수행한다.
도 2의 좌측 도면을 참조하면, 방출구(12)는 전극(11) 간의 거리에 따라 최소 n+1개(예: 5개), 도 2의 우측 도면을 참조하면 최대 n*2개(예: 8개)의 장소에 위치할 수 있다.
각 방출구(12)의 위치에는 일정한 간격으로 다수의 방출구(12)가 존재하며, 실시 예에 따라 60° 마다 한 개씩, 총 6개가 존재할 수 있고, 이에 한정되지 않는다.
제어부(20)는 상기 전극부(10)에 상기 전기 신호를 전달하기 위한 자극 발생부를 구비하며 상기 자극 발생부의 동작을 제어하여 상기 약물의 방출을 제어할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 이식형 의료기기에 포함된 저장부(30)에서 고체 상태의 약물과 액체 상태의 약물이 저장 및 방출되는 모습을 나타낸다.
도 3을 참조하면, 실시 예에 따라 고체 또는 액체로 약물이 구성되거나, 피스톤 구조로 약물을 전극부(10)에 주입하는 구조로 설치될 수 있다.
본 발명은 상기 약물을 저장하는 저장부(30)를 더 포함할 수 있으며, 상기 저장부(30)의 압력은 상기 방출구(12)의 외부보다 압력이 높게 유지될 수 있다. 이러한 압력 차에 의해 후술할 방출구(12)의 판막이 개방되는 경우 약물이 전극(11) 내부로 역류하지 않고 외부로 방출될 수 있다.
약물은 고체 또는 액체의 형태로 저장될 수 있으며, 고체형 약물 방출의 경우 전극부(10) 내부에 체내에서 녹을 수 있는 고체상태의 약물이 저장되어 있으며, 방출구(12)가 항상 열려있어 이를 통해 흘러 들어온 체액과 접촉하여 약물이 녹은 후 농도 차이에 의해 자연스럽게 방출될 수 있다.
이 경우 약물의 방출 속도는 고체 상태의 약물을 이루는 성분의 구성비를 통해 조절할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 체액이 전극부(10) 내부로 역류하는 것을 방지하기 위해 판막 형태의 밸브(21)가 설치된 전극부(10) 내외부의 모습을 나타낸다.
도 4를 참조하면, 전극부(10)에 설치된 각 전극 벽(111) 사이에 판막 구조의 밸브(21)가 위치하여, 전극(11)의 전압(on/off)에 따라 개폐가 조절될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따라 상기 방출구(12)는, 상기 전기 신호에 의해 상기 전극부(10)의 내부로 수축되는 밸브(21)를 더 포함하고, 상기 밸브(21)는, 상기 전극부(10)의 내부와 외부의 압력 차에 의해 상기 약물을 상기 전극부(10)의 외부의 단 방향으로 방출되도록 판막 구조로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따라 상기 밸브(21)는, 상기 전기 신호에 의해 반응하여 수축하는 감응성 소재로 이루어져, 일정 수준 이상의 전압이 걸리면 수축하는 성질에 의해 밸브(21)가 열릴 수 있다.
전극 벽(111) 사이는 절연체, 즉 전기가 통하지 않는 물질로 연결되고 그 간극에는 판막 형태의 감응성 소재로 이루어진 밸브(21)가 설치되어 전기적 신호에 의해 개폐를 조절할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 밸브(21)의 개폐를 시간 또는 측정된 임피던스에 따라 제어하는 과정의 순서도를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 상기 제어부(20)는, 기 설정된 시간 또는 기 설정된 상기 전극(11)의 임피던스에 따라 상기 자극 발생부를 자극하여 상기 전기 신호를 생성하고, 상기 전기 신호에 의해 상기 밸브(21)의 개폐를 제어할 수 있다.
즉, 제어부(20)는 일정한 주기를 설정하거나 자극을 시작하는 시간을 설정할 수 있다. 또는 매번 자극이 가해지는 시점만 밸브(21)가 작동하도록 설정할 수 있다. 또한, 전극(11)의 임피던스가 기준 값을 초과하는 경우만 밸브(21)가 작동하도록 설정할 수도 있다.
실시 예에 따라 밸브(21)를 열어주는 주기는 고정된 주기를 설정하거나, 실시 예에 따라 하루에 한 번, 매 번 자극이 가해지는 시점 또는 전극(11)의 접촉 임피던스(Z)를 측정하여 특정 기준을 만족하는 경우 (예: Z > 100kΩ) 등을 설정하여 자극을 가할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 약물이 소진된 경우 외부에서 주사기를 이용하여 약물을 추가하는 모습을 나타낸다.
도 6을 참조하면, 저장부(30)는 약물이 소진되는 경우 외부 주사기로부터 약물을 주입 받을 수 있다.
도 6을 참조하면, 주사기는 저장부(30)의 빈 공간을 약물로 채울 수 있으며, 피부, 지방, 근육 등을 통과할 수 있다. 자극기를 이식하는 시점에는 염증방지 약물이 저장부(30)에 가득 차있으나, 시간의 경과에 따라 약물은 소진되며, 약물을 모두 소진하는 경우 주사기를 이용해 저장부(30)에 약물을 추가할 수 있다.
이상에서 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태에 의하여 정해져야 한다.
10 : 전극부 20 : 제어부
30 : 저장부 40 : 배터리
11 : 전극 12 : 방출구
13 : 파이프 21 : 밸브
111 : 전극 벽

Claims (8)

  1. 염증 발생을 억제하기 위해 전기 신호를 통해 항염 물질 방출이 가능한 이식형 의료기기에 있어서,
    상기 염증 발생이 일어나는 부위에 상기 항염 물질이 포함된 고체 또는 액체의 약물을 방출하는 복수의 방출구를 형성하고 상기 복수의 방출구의 개폐를 상기 전기 신호로 제어하기 위한 복수의 전극을 구비하는 전극부; 및
    상기 전극부에 상기 전기 신호를 전달하기 위한 자극 발생부를 구비하며 상기 자극 발생부의 동작을 제어하여 상기 약물의 방출을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 방출구는,
    상기 전기 신호에 의해 반응하여 수축하는 감응성 소재로 구성되어 상기 전극부의 내부로 수축되며, 상기 전극부의 내부와 외부의 압력 차에 의해 상기 약물을 상기 전극부의 외부의 단 방향으로 방출되도록 판막 구조로 형성된 밸브를 더 포함하는 항염 물질 방출이 가능한 이식형 의료기기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극은,
    상기 전극부의 외주면에 일정 간격으로 배치되고,
    상기 복수의 방출구 사이에 각각 형성되어 주변 방출구의 개폐를 조절하는 것을 특징으로 하는 항염 물질 방출이 가능한 이식형 의료기기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 방출구는,
    상기 전극부의 외주면에 일정 각도 및 일정 간격으로 배치되고,
    상기 전극부의 중심에 상기 약물을 저장하는 파이프에 연결되어 상기 전극의 전기 신호에 따라 상기 약물을 외부로 방출하는 것을 특징으로 하는 항염 물질 방출이 가능한 이식형 의료기기.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    기 설정된 시간 또는 기 설정된 상기 전극의 임피던스에 따라 상기 자극 발생부를 자극하여 상기 전기 신호를 생성하고,
    상기 전기 신호에 의해 상기 밸브의 개폐를 제어하는 것을 특징으로 하는 항염 물질 방출이 가능한 이식형 의료기기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 약물을 저장하는 저장부를 더 포함하고,
    상기 저장부의 압력은 상기 방출구의 외부보다 압력이 높게 유지되는 것을 특징으로 하는 항염 물질 방출이 가능한 이식형 의료기기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 저장부는,
    상기 약물이 소진되는 경우 외부 주사기로부터 상기 약물을 주입 받을 수 있는 것을 특징으로 하는 항염 물질 방출이 가능한 이식형 의료기기.
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