KR102644219B1 - Biodegradable hydrogel nerve conduit combined with triboelectric generator for maximizing regeneration of renal cutting nerve - Google Patents

Biodegradable hydrogel nerve conduit combined with triboelectric generator for maximizing regeneration of renal cutting nerve Download PDF

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KR102644219B1
KR102644219B1 KR1020230095449A KR20230095449A KR102644219B1 KR 102644219 B1 KR102644219 B1 KR 102644219B1 KR 1020230095449 A KR1020230095449 A KR 1020230095449A KR 20230095449 A KR20230095449 A KR 20230095449A KR 102644219 B1 KR102644219 B1 KR 102644219B1
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conduit
conduit body
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encapsulation layer
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정영욱
정장묵
황준하
박현문
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주식회사 에너지마이닝
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Abstract

본 발명은 생체 내부의 절단된 신경의 양측을 연결하는 도관 본체; 상기 도관 본체를 통해 상기 절단된 신경과 전기적으로 연결되어, 초음파의 인가에 의해 발생한 전기 신호를 상기 절단된 신경으로 전달하는 마찰전기 발전소자; 및 상기 마찰전기 발전소자를 커버하는 인캡슐레이션 레이어를 포함하고, 상기 도관 본체, 상기 마찰전기 발전소자 및 상기 인캡슐레이션 레이어는 생분해성 소재로 이루어지는, 신경도관에 관한 것이다.
본 발명은 과제고유번호: 20176104, 과제번호: 20176104, 부처명: 중소벤처기업부, 과제관리(전문)기관명: 중소기업기술정보진흥원, 연구사업명: 창업중심대학 도약기 창업기업, 연구과제명: 초음파 기반 마찰전기 발전소자를 활용한 전자약 기술’을 적용한 이식형 말초신경 무통법 전기자극장치 / SONOSTIM, 과제수행기관명: 에너지마이닝, 연구기간: 2023-05-01 ~ 2023-12-31에 따른 연구 산출물입니다.
The present invention provides a conduit body connecting both sides of a severed nerve inside a living body; a triboelectric generator electrically connected to the severed nerve through the conduit body and transmitting an electrical signal generated by application of ultrasonic waves to the severed nerve; and an encapsulation layer covering the triboelectric generator element, wherein the conduit body, the triboelectric generator element, and the encapsulation layer are made of a biodegradable material.
The present invention is: Project identification number: 20176104, Project number: 20176104, Ministry name: Ministry of SMEs and Startups, Project management (professional) organization name: Small and Medium Business Technology Information Promotion Agency, Research project name: Entrepreneurship-centered university, Start-up company in the leap stage, Research project name: Ultrasound-based friction Implantable peripheral nerve analgesia electrical stimulation device using 'electromedicine technology using electric power generator' / SONOSTIM, Project performing organization name: Energy Mining, Research period: 2023-05-01 ~ 2023-12-31 This is a research product.

Description

신절단신경 재생 극대화를 위한 마찰전기 발전소자가 결합된 생분해성 하이드로겔 신경도관{Biodegradable hydrogel nerve conduit combined with triboelectric generator for maximizing regeneration of renal cutting nerve}Biodegradable hydrogel nerve conduit combined with triboelectric generator for maximizing regeneration of renal cutting nerve}

본 발명은 신경도관에 관한 것이다.The present invention relates to nerve conduits.

사고나 수술 등으로 신경이 절단된 경우, 절단된 신경의 양측을 봉합하는 수술을 진행하게 된다.If a nerve is severed due to an accident or surgery, surgery is performed to suture both sides of the severed nerve.

절단된 신경의 양측 간격이 5mm 미만인 경우, 절단된 신경의 양측을 봉합하거나 절단된 신경의 양측을 가이드 도관으로 연결하는 방식으로 쉽게 치료할 수 있다.If the gap between the two sides of the severed nerve is less than 5 mm, it can be easily treated by suturing both sides of the severed nerve or connecting both sides of the severed nerve with a guide conduit.

그런데 절단된 신경의 양측 간격이 5mm 이상인 경우, 절단된 신경의 양측을 봉합하거나 절단된 신경의 양측을 가이드 도관으로 연결하는 방식의 치료가 불가능하다.However, if the gap between the two sides of the severed nerve is more than 5 mm, treatment by suturing both sides of the severed nerve or connecting both sides of the severed nerve with a guide conduit is not possible.

따라서, 절단된 신경의 양측 간격이 5mm 이상인 경우, 자가이식과 가이드 도관을 활용하여 치료할 수 있으나, 자가이식은 신경 채취 부위에 손상이 발생할 수 있으며, 복수번의 활용이 불가능한 문제점이 있었다. 참고로, 자가이식은 활용이 적거나 필요 없는 생체의 다른 부위의 신경을 채취하여 절단된 신경의 양측에 직접 이식하는 것이다.Therefore, if the gap between the two sides of the severed nerve is 5 mm or more, treatment can be done using autograft and guide conduit. However, autograft may cause damage to the nerve harvesting site and has the problem of not being able to be used multiple times. For reference, autograft involves harvesting nerves from other parts of the body that are of little use or not needed and transplanting them directly to both sides of the severed nerve.

이에 따라, 최근에는 자가이식을 대체하여, 절단된 신경의 양측을 전도성 하이드로겔로 연결하여, 절단된 신경의 재생을 촉진시키는 기술 개발이 이루어지고 있다.Accordingly, recently, as an alternative to autograft, technology has been developed to promote regeneration of the severed nerve by connecting both sides of the severed nerve with a conductive hydrogel.

그러나, 절단된 신경의 양측을 전도성 하이드로겔로 연결하는 것은 자가이식보다 절단된 신경의 재생이 좋지 않고, 생체 안정성을 해결하지 못하는 문제점이 있었다.However, connecting both sides of the severed nerve with a conductive hydrogel had the problem of poorer regeneration of the severed nerve than autograft and failure to solve biostability.

국내 등록특허공보 제10-1860230호(2018.05.15.)Domestic Registered Patent Publication No. 10-1860230 (May 15, 2018)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 절단된 신경에 전기 신호를 전달하여 절단된 신경의 재생을 촉진할 수 있는, 신경도관을 제공하기 위한 것이다.The present invention was created to solve the above-mentioned problems, and the purpose of the present invention is to provide a nerve conduit that can promote regeneration of the severed nerve by transmitting electrical signals to the severed nerve.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

본 발명의 일 실시예에 따른 신경도관은 생체 내부의 절단된 신경의 양측을 연결하는 도관 본체; 상기 도관 본체를 통해 상기 절단된 신경과 전기적으로 연결되어, 초음파의 인가에 의해 발생한 전기 신호를 상기 절단된 신경으로 전달하는 마찰전기 발전소자; 및 상기 마찰전기 발전소자를 커버하는 인캡슐레이션 레이어를 포함하고, 상기 도관 본체, 상기 마찰전기 발전소자 및 상기 인캡슐레이션 레이어는 생분해성 소재로 이루어진다.A nerve conduit according to an embodiment of the present invention includes a conduit body connecting both sides of a severed nerve inside a living body; a triboelectric generator electrically connected to the severed nerve through the conduit body and transmitting an electrical signal generated by application of ultrasonic waves to the severed nerve; and an encapsulation layer covering the triboelectric generator element, wherein the conduit body, the triboelectric generator element, and the encapsulation layer are made of a biodegradable material.

또한, 상기 인캡슐레이션 레이어는 PLGA[poly(lactic-co-glycolic acid)] 및 PHBV [Poly(3-hydroxybutyric acid-co-3-hydroxyvaleric acid)] 중 어느 하나를 포함하고, 상기 인캡슐레이션 레이어는 기준 세기 이상의 초음파의 인가에 의해 균열이 발생할 수 있다.In addition, the encapsulation layer includes one of PLGA [poly(lactic-co-glycolic acid)] and PHBV [Poly(3-hydroxybutyric acid-co-3-hydroxyvaleric acid)], and the encapsulation layer Cracks may occur due to the application of ultrasonic waves of a standard intensity or higher.

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또한, 상기 마찰전기 발전소자는, 상기 도관 본체에 마련되어, 상기 초음파의 인가에 의해 진동하는 마찰 레이어; 및 상기 인캡슐레이션 레이어의 내면에 마련되고 상기 도관 본체와 전기적으로 연결되어, 상기 마찰 레이어와의 마찰에 의해 마찰 전기를 발생시키는 전극 레이어를 포함할 수 있다.In addition, the triboelectric generator includes: a friction layer provided on the conduit body and vibrating by application of the ultrasonic waves; and an electrode layer provided on the inner surface of the encapsulation layer and electrically connected to the conduit body, generating triboelectricity through friction with the friction layer.

또한, 상기 마찰 레이어는 PLGA[poly(lactic-co-glycolic acid)], PVA(Polyvinylalcohol) 및 PEG(Polyehthylene glycol) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.Additionally, the friction layer may include any one of PLGA [poly(lactic-co-glycolic acid)], PVA (polyvinylalcohol), and PEG (polyehthylene glycol).

또한, 상기 전극 레이어는 Mg 및 Mo 중 어느 하나를 포함할 수 있다.Additionally, the electrode layer may include either Mg or Mo.

또한, 상기 마찰 레이어와 상기 전극 레이어를 상호 이격하는 스페이서를 더 포함할 수 있다.In addition, it may further include a spacer that separates the friction layer and the electrode layer from each other.

또한, 상기 도관 본체와 상기 인캡슐레이션 레이어 사이에는 생체의 체액에 의한 생분해를 가속하는 proteinase K가 수납될 수 있다.Additionally, proteinase K, which accelerates biodegradation by body fluids, may be stored between the conduit body and the encapsulation layer.

또한, 상기 도관 본체는 이식용 줄기세포를 포함할 수 있다.Additionally, the conduit body may contain stem cells for transplantation.

또한, 상기 도관 본체의 내면에 마련되어, 상기 절단된 신경의 적어도 일측에 접합되는 접합 레이어를 더 포함할 수 있다.In addition, it may further include a bonding layer provided on the inner surface of the conduit body and bonded to at least one side of the severed nerve.

또한, 상기 접합 레이어는 생분해 소재에 카테콜 작용기, 갈롤 작용기 및 식물유래 폴리페놀 중 어느 하나를 혼합한 것일 수 있다.Additionally, the bonding layer may be a mixture of biodegradable material with any one of a catechol functional group, a gallol functional group, and plant-derived polyphenol.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Other specific details of the invention are included in the detailed description and drawings.

본 발명의 일 실시예에 따른 신경도관은 절단된 신경에 전기 신호를 전달하여 절단된 신경의 재생을 촉진할 수 있는 효과가 있다.The nerve conduit according to one embodiment of the present invention has the effect of promoting regeneration of the severed nerve by transmitting electrical signals to the severed nerve.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 신경도관은 마찰전기 발전소자에서 발생하는 전기 신호의 최적의 임피던스가 절단된 신경의 임피던스와 유사함에 따라, 마찰전기 발전소자에서 발생하는 전기 신호의 손실을 최소화하여, 절단된 신경으로 전달할 수 있다.In addition, the nerve conduit according to an embodiment of the present invention minimizes the loss of electrical signals generated from the triboelectric generator element, as the optimal impedance of the electrical signal generated from the triboelectric generator element is similar to the impedance of the severed nerve. Thus, it can be delivered to a severed nerve.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 신경도관은 일정 세기 이상의 초음파의 인가에 의해 균열이 발생하여, 생체 내부에서의 생분해가 가속화될 수 있는 효과가 있다.In addition, the nerve conduit according to one embodiment of the present invention has the effect of accelerating biodegradation within the living body by causing cracks when ultrasonic waves of a certain intensity or higher are applied.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 신경도관을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 신경도관을 나타낸 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 신경도관을 나타낸 단면도이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 신경도관에 일정 세기 이상의 초음파의 인가에 의해 균열이 발생한 상태를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 신경도관의 도관 본체의 임피던스에 따른 마찰전기 발전소자의 RMS 파워를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 신경도관의 전극 레이어의 크기에 따른 마찰전기 발전소자의 임피던스를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 신경도관의 마찰전기 발전소자의 작동 주파수에 따른 마찰전기 발전소자의 임피던스를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 신경도관을 나타낸 사시도이다.
Figure 1 is a perspective view showing a nerve conduit according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is an exploded perspective view showing a nerve conduit according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a cross-sectional view showing a nerve conduit according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a cross-sectional view showing a state in which a crack occurs in a nerve conduit according to an embodiment of the present invention when ultrasound waves of a certain intensity or higher are applied.
Figure 5 is a graph showing the RMS power of the triboelectric generator according to the impedance of the conduit body of the nerve conduit according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a graph showing the impedance of the triboelectric generator according to the size of the electrode layer of the nerve conduit according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a graph showing the impedance of the triboelectric generator according to the operating frequency of the triboelectric generator of the nerve conduit according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 is a perspective view showing a nerve conduit according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.The advantages and features of the present invention and methods for achieving them will become clear by referring to the embodiments described in detail below along with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various different forms. The present embodiments are merely provided to ensure that the disclosure of the present invention is complete and to provide a general understanding of the technical field to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the skilled person of the scope of the present invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.The terminology used herein is for describing embodiments and is not intended to limit the invention. As used herein, singular forms also include plural forms, unless specifically stated otherwise in the context. As used in the specification, “comprises” and/or “comprising” does not exclude the presence or addition of one or more other elements in addition to the mentioned elements. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification, and “and/or” includes each and every combination of one or more of the referenced elements.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in this specification may be used with meanings commonly understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. Additionally, terms defined in commonly used dictionaries are not interpreted ideally or excessively unless clearly specifically defined.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 신경도관을 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 신경도관을 나타낸 분해사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 신경도관을 나타낸 단면도이고, 도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 신경도관에 일정 세기 이상의 초음파의 인가에 의해 균열이 발생한 상태를 나타낸 단면도이다.Figure 1 is a perspective view showing a nerve conduit according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is an exploded perspective view showing a nerve conduit according to an embodiment of the present invention, and Figure 3 is a nerve conduit according to an embodiment of the present invention. is a cross-sectional view showing a state, and Figure 4 is a cross-sectional view showing a state in which a crack occurs in a nerve conduit according to an embodiment of the present invention due to the application of ultrasound waves of a certain intensity or higher.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 신경도관은 도관 본체(100), 마찰전기 발전소자(200) 및 인캡슐레이션 레이어(300)를 포함할 수 있다. 여기서, 도관 본체(100), 마찰전기 발전소자(200) 및 인캡슐레이션 레이어(300)는 생분해성 소재로 이루어질 수 있다.As shown in Figures 1 to 3, the nerve conduit according to an embodiment of the present invention may include a conduit body 100, a triboelectric generator 200, and an encapsulation layer 300. Here, the conduit body 100, the triboelectric power plant element 200, and the encapsulation layer 300 may be made of biodegradable materials.

일 예로, 도관 본체(100)와 마찰전기 발전소자(200)는 인캡슐레이션 레이어(300)보다 빠른 생분해 속도를 갖는 생분해성 소재로 이루어질 수 있다.As an example, the conduit body 100 and the triboelectric power plant element 200 may be made of a biodegradable material that has a faster biodegradation rate than the encapsulation layer 300.

도관 본체(100)는 생체 내부의 절단된 신경(10)의 양측을 연결하는 역할을 한다. The conduit body 100 serves to connect both sides of the severed nerve 10 inside the living body.

일 예로, 도관 본체(100)는 환 형태를 가지며, 절단된 신경(10)의 외경에 대응하는 내경을 가질 수 있다. 따라서, 도관 본체(100)의 양측에 각각 절단된 신경(10)의 양측이 삽입될 수 있다.As an example, the conduit body 100 has a ring shape and may have an inner diameter corresponding to the outer diameter of the cut nerve 10. Accordingly, both sides of the cut nerve 10 can be inserted into both sides of the conduit body 100, respectively.

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도관 본체(100)에 포함된 전도성 하이드로겔은 절단된 신경(10)의 양측을 전기적으로 연결하는 역할을 할 수 있다. 또한, 도관 본체(100)에 포함된 전도성 하이드로겔은 신경과 기계적 물성이 비슷하여, 신경의 피로를 최소화할 수 있으며, 투과성이 있어서 이온 세포와 같은 신경 재생 촉진 물질이 침투하기 쉬운 특성이 있다. 또한, 도관 본체(100)에 포함된 전도성 하이드로겔을 통해 절단된 신경(10)의 양측이 전기적으로 연결되면, 절단된 신경(10) 자체의 미세한 기전력(예를들면, 100mv 이하)에 의해 절단된 신경(10)의 재생이 활성화될 수 있다. 그러나, 절단된 신경(10) 자체의 미세한 기전력에 의해 절단된 신경(10)의 재생을 활성화하는 경우, 절단된 신경(10)의 재생이 촉진되진 않는다.The conductive hydrogel included in the conduit body 100 may serve to electrically connect both sides of the severed nerve 10. In addition, the conductive hydrogel included in the conduit body 100 has similar mechanical properties to nerves, which can minimize nerve fatigue, and is permeable, making it easy for substances that promote nerve regeneration, such as ion cells, to penetrate. In addition, when both sides of the severed nerve 10 are electrically connected through the conductive hydrogel contained in the conduit body 100, the severed nerve 10 is cut by a fine electromotive force (e.g., 100 mv or less) itself. Regeneration of the damaged nerve 10 can be activated. However, when regeneration of the severed nerve 10 is activated by the minute electromotive force of the severed nerve 10 itself, regeneration of the severed nerve 10 is not promoted.

일 예로, 도관 본체(100)에 포함된 전도성 하이드로겔은 GelMa, Chitosan, Collagen 및 PVA 중 어느 하나일 수 있으며, 전도성 향상을 위해 염이 첨가될 수 있다.As an example, the conductive hydrogel included in the conduit body 100 may be any one of GelMa, Chitosan, Collagen, and PVA, and salt may be added to improve conductivity.

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일 예로, 도관 본체(100)는 PLGA[poly(lactic-co-glycolic acid)]를 더 포함할 수 있다. 따라서, 도관 본체(100)는 기준 세기 이상의 초음파의 인가에 의해 균열이 발생할 수 있다. 이때, 도관 본체(100)에 발생한 균열을 통해 도관 본체(100)의 내측으로 생체의 체액이 침투됨에 따라, 도관 본체(100)의 생분해가 진행될 수 있다. 따라서, 마찰 레이어(210)에 기준 세기 이상의 초음파를 인가하는 시점을 설정하여, 마찰 레이어(210)의 생분해가 진행되는 시점을 결정할 수 있다. 여기서, 초음파의 기준 세기는 3W/cm2일 수 있다. As an example, the conduit body 100 may further include PLGA (poly(lactic-co-glycolic acid)). Accordingly, cracks may occur in the conduit body 100 when ultrasonic waves of a standard intensity or higher are applied. At this time, as biological fluid penetrates into the inside of the conduit main body 100 through the cracks that occur in the conduit main body 100, biodegradation of the conduit main body 100 may progress. Accordingly, by setting the point of application of ultrasonic waves of a standard intensity or higher to the friction layer 210, it is possible to determine the point in time at which biodegradation of the friction layer 210 progresses. Here, the reference intensity of ultrasound may be 3W/cm 2 .

나아가, 도관 본체(100)와 인캡슐레이션 레이어(300) 사이에는 proteinase K가 수납될 수 있다. 이와 같이, 도관 본체(100)와 인캡슐레이션 레이어(300) 사이에 proteinase K가 수납된 경우, 도관 본체(100)에 발생한 균열을 통해 도관 본체(100)의 내측으로 침투된 생체의 체액에 의해 proteinase K가 용해되며, 용해된 proteinase K가 신경도관의 생분해를 가속화하는 효소로 작용될 수 있다.Furthermore, proteinase K may be stored between the conduit body 100 and the encapsulation layer 300. In this way, when proteinase K is stored between the conduit main body 100 and the encapsulation layer 300, it is absorbed by biological fluids that have penetrated into the inside of the conduit main body 100 through cracks in the conduit main body 100. Proteinase K is dissolved, and the dissolved proteinase K can act as an enzyme that accelerates the biodegradation of nerve conduits.

일 예로, 도관 본체(100)는 이식용 줄기세포를 포함할 수 있다. 이와 같이, 도관 본체(100)에 이식용 줄기세포가 이식된 경우, 마찰전기 발전소자(200)로부터 도관 본체(100)를 통해 절단된 신경(10)으로 전기 신호가 전달되어, 절단된 신경(10)의 재생이 촉진될 때, 줄기세포의 치료효과가 더해져서, 절단된 신경(10)의 재생이 더욱 촉진될 수 있다. 이러한 이식용 줄기세포는 도관 본체(100)의 내면에 이식될 수 있다.As an example, the conduit body 100 may include stem cells for transplantation. In this way, when stem cells for transplantation are transplanted into the conduit body 100, an electrical signal is transmitted from the triboelectric generator element 200 to the severed nerve 10 through the conduit main body 100, and the severed nerve ( When the regeneration of 10) is promoted, the therapeutic effect of stem cells is added, and the regeneration of the severed nerve 10 can be further promoted. These stem cells for transplantation may be transplanted into the inner surface of the conduit body 100.

마찰전기 발전소자(200)는 도관 본체(100)를 통해 절단된 신경(10)과 전기적으로 연결되어, 초음파의 인가에 의해 발생한 전기 신호를 절단된 신경(10)으로 전달할 수 있다. 그 결과, 마찰전기 발전소자(200)로부터 절단된 신경(10)으로 전달된 전기 신호가 절단된 신경(10)의 재생을 촉진시키킬 수 있다. 참고로, 마찰전기 발전소자(200)는 초음파의 인가에 의해 마찰을 기반으로 발생한 마찰 전기를 절단된 신경(10)으로 전달할 수 있는데, 이러한 마찰 전기가 전기 신호 일 수 있다.The triboelectric generator element 200 is electrically connected to the severed nerve 10 through the conduit body 100 and can transmit an electrical signal generated by application of ultrasonic waves to the severed nerve 10. As a result, the electric signal transmitted from the triboelectric generator 200 to the severed nerve 10 can promote regeneration of the severed nerve 10. For reference, the triboelectric generator 200 can transmit triboelectricity generated based on friction by applying ultrasonic waves to the severed nerve 10, and this triboelectricity may be an electrical signal.

일 예로, 마찰전기 발전소자(200)로 인가되는 초음파는 초음파 발생 장치(20)에서 발생한 것일 수 있다. 초음파 발생 장치(20)는 마찰전기 발전소자(200)로 인가되는 초음파의 세기가 설정될 수 있고, 마찰전기 발전소자(200)로 초음파를 인가하는 시점이 설정될 수 있다.As an example, ultrasonic waves applied to the triboelectric power plant element 200 may be generated from the ultrasonic generator device 20. The ultrasonic generator device 20 can set the intensity of ultrasonic waves applied to the triboelectric power generation element 200, and set the point of time at which the ultrasonic waves are applied to the triboelectric power generation element 200.

다른 예로, 마찰전기 발전소자(200)는 도관 본체(100)의 반경에 대응하는 반경을 갖는 곡판 형태를 가질 수 있다.As another example, the triboelectric power plant element 200 may have a curved plate shape with a radius corresponding to the radius of the conduit body 100.

또 다른 예로, 마찰전기 발전소자(200)는 도관 본체(100)의 둘레에 대응하는 형태를 갖는 환 형태를 가질 수 있다.As another example, the triboelectric power plant element 200 may have a ring shape with a shape corresponding to the circumference of the conduit body 100.

마찰전기 발전소자(200)는 마찰 레이어(210), 전극 레이어(220) 및 스페이서(230)를 포함할 수 있다. The triboelectric power plant element 200 may include a friction layer 210, an electrode layer 220, and a spacer 230.

마찰 레이어(210)는 도관 본체(100)에 마련되어, 초음파의 인가에 의해 진동할 수 있다. The friction layer 210 is provided on the conduit body 100 and can vibrate by applying ultrasonic waves.

일 예로, 마찰 레이어(210)는 PLGA[poly(lactic-co-glycolic acid)], PVA(Polyvinylalcohol) 및 PEG(Polyehthylene glycol) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.As an example, the friction layer 210 may include any one of poly(lactic-co-glycolic acid) [PLGA], polyvinylalcohol (PVA), and polyehthylene glycol (PEG).

전극 레이어(220)는 인캡슐레이션 레이어(300)의 내면에 마련되어, 마찰 레이어(210)와의 마찰에 의해 마찰 전기를 발생시킬 수 있다. 이러한 마찰 전기는 전기 신호와 동일할 수 있다.The electrode layer 220 is provided on the inner surface of the encapsulation layer 300 and can generate triboelectricity through friction with the friction layer 210. This triboelectricity may be identical to an electrical signal.

일 예로, 전극 레이어(220)는 Mg 및 Mo 중 어느 하나를 포함할 수 있다.As an example, the electrode layer 220 may include either Mg or Mo.

다른 예로, 전극 레이어(220)는 전극 리드 라인(221)을 통해 도관 본체(100)와 연결되어, 전극 레이어(220)에서 발생하는 마찰 전기를 전극 리드 라인(221)을 통해 도관 본체(100)로 전달할 수 있다.As another example, the electrode layer 220 is connected to the conduit body 100 through the electrode lead line 221, so that triboelectricity generated in the electrode layer 220 is transmitted to the conduit body 100 through the electrode lead line 221. It can be passed on.

전극 리드 라인(221)은 전극 레이어(220)로부터 도관 본체(100)로 연장되어 도관 본체(100)와 연결될 수 있다. 따라서, 전극 레이어(220)가 전극 리드 라인(221)을 통해 도관 본체(100)와 연결됨에 따라, 별도의 전선이 필요하지 않게 된다.The electrode lead line 221 may extend from the electrode layer 220 to the conduit body 100 and be connected to the conduit body 100. Accordingly, as the electrode layer 220 is connected to the conduit body 100 through the electrode lead line 221, a separate wire is not needed.

스페이서(230)는 마찰 레이어(210)와 전극 레이어(220)를 상호 이격하는 역할을 한다. 이렇게 스페이서(230)가 마찰 레이어(210)와 전극 레이어(220)를 이격하는 이유는 마찰 레이어(210)와 전극 레이어(220)의 마찰로 인하여 마찰 레이어(210)와 전극 레이어(220)가 부착된 후 분리되지 않는 것을 방지하기 위한 것이다.The spacer 230 serves to separate the friction layer 210 and the electrode layer 220 from each other. The reason why the spacer 230 separates the friction layer 210 and the electrode layer 220 is that the friction layer 210 and the electrode layer 220 are attached due to friction between the friction layer 210 and the electrode layer 220. This is to prevent it from being separated after being separated.

일 예로, 스페이서(230)는 마찰 레이어(210)의 둘레에 마련되고, 마찰 레이어(210)보다 두꺼운 두께를 가짐에 따라, 마찰 레이어(210)와 전극 레이어(220)를 상호 이격하는 역할을 할 수 있다.As an example, the spacer 230 is provided around the friction layer 210 and has a thicker thickness than the friction layer 210, so it serves to separate the friction layer 210 and the electrode layer 220 from each other. You can.

일 예로, 마찰전기 발전소자(200)의 최적의 임피던스는 마찰전기 발전소자(200)에 인가되는 초음파 주파수 및 전극 레이어(220)의 크기에 따라 편차가 존재하지만, 일반적으로, 30 내지 300 kΩ 이다. 이러한 마찰전기 발전소자(200)의 최적의 임피던스는 신경의 임피던스와 유사하며, 마찰전기 발전소자(200)의 최적의 임피던스를 도관 본체(100)의 임피던스와 유사하게 형성하여, 마찰전기 발전소자(200)로부터 도관 본체(100)를 통해 절단된 신경(10)으로 전달되는 전기 신호의 손실을 최소화할 수 있고, 마찰전기 발전소자(200)에서 도관 본체(100)로 최적의 전기 신호를 전달할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 신경도관은 마찰전기 발전소자(200)에서 발생하는 전기 신호의 최적의 임피던스가 절단된 신경(10)의 임피던스와 유사함에 따라, 마찰전기 발전소자(200)에서 발생하는 전기 신호의 손실을 최소화하여, 절단된 신경(10)으로 전달할 수 있다.As an example, the optimal impedance of the triboelectric power plant element 200 varies depending on the ultrasonic frequency applied to the triboelectric power plant element 200 and the size of the electrode layer 220, but is generally 30 to 300 kΩ. . The optimal impedance of this triboelectric generator element 200 is similar to the impedance of a nerve, and the optimal impedance of the triboelectric generator element 200 is formed to be similar to the impedance of the conduit body 100, so that the triboelectric generator element ( The loss of the electrical signal transmitted from 200) to the severed nerve 10 through the conduit body 100 can be minimized, and the optimal electrical signal can be transmitted from the triboelectric generator 200 to the conduit body 100. there is. Therefore, the nerve conduit according to an embodiment of the present invention has an optimal impedance of the electrical signal generated from the triboelectric generator element 200, as the optimal impedance of the electric signal is similar to the impedance of the severed nerve 10. It is possible to minimize the loss of electrical signals occurring in and transmit them to the severed nerve (10).

인캡슐레이션 레이어(300)는 마찰전기 발전소자(200)를 커버하는 역할을 한다.The encapsulation layer 300 serves to cover the triboelectric power plant element 200.

도 4에 도시된 바와 같이, 인캡슐레이션 레이어(300)는 PLGA[poly(lactic-co-glycolic acid)] 및 PHBV [Poly(3-hydroxybutyric acid-co-3-hydroxyvaleric acid)] 중 어느 하나를 포함하고, 기준 세기 이상의 초음파의 인가에 의해 균열이 발생할 수 있다. 이때, 인캡슐레이션 레이어(300)에 균열이 발생할 때, 인캡슐레이션 레이어(300)에 결합된 전극 레이어(220)도 기계적으로 균열이 발생하여, 인캡슐레이션 레이어(300)와 전극 레이어(220)의 내측으로 생체의 체액이 침투됨에 따라, 인캡슐레이션 레이어(300)와 전극 레이어(220)의 생분해가 진행될 수 있다. 따라서, 인캡슐레이션 레이어(300)에 기준 세기 이상의 초음파를 인가하는 시점을 설정하여, 인캡슐레이션 레이어(300)의 생분해가 진행되는 시점을 결정할 수 있다. 여기서, 초음파의 기준 세기는 3W/cm2일 수 있으며, 인캡슐레이션 레이어(300)는 3W/cm2 이상의 초음파의 인가에 의해 균열이 발생할 수 있다. 참고적으로, 인캡슐레이션 레이어(300)에 기준 세기 이상의 초음파가 인가되기 전까지, 인캡슐레이션 레이어(300)는 마찰전기 발전소자(200)를 생체 내부의 체액으로부터 보호하는 역할을 할 수 있다.As shown in FIG. 4, the encapsulation layer 300 is made of either PLGA [poly(lactic-co-glycolic acid)] and PHBV [Poly(3-hydroxybutyric acid-co-3-hydroxyvaleric acid)]. Including, cracks may occur due to the application of ultrasonic waves of a standard intensity or higher. At this time, when a crack occurs in the encapsulation layer 300, the electrode layer 220 coupled to the encapsulation layer 300 also mechanically cracks, and the encapsulation layer 300 and the electrode layer 220 ), biodegradation of the encapsulation layer 300 and the electrode layer 220 may progress as the biological fluid penetrates into the inside. Accordingly, it is possible to determine the point in time at which biodegradation of the encapsulation layer 300 progresses by setting the point in time at which ultrasonic waves higher than the standard intensity are applied to the encapsulation layer 300. Here, the standard intensity of ultrasonic waves may be 3W/cm 2 , and cracks may occur in the encapsulation layer 300 when ultrasonic waves of 3W/cm 2 or more are applied. For reference, until ultrasonic waves of a standard intensity or higher are applied to the encapsulation layer 300, the encapsulation layer 300 may serve to protect the triboelectric generator 200 from bodily fluids inside a living body.

나아가, 도관 본체(100)와 인캡슐레이션 레이어(300) 사이에는 proteinase K가 수납될 수 있다. 이와 같이, 도관 본체(100)와 인캡슐레이션 레이어(300) 사이에 proteinase K가 수납된 경우, 인캡슐레이션 레이어(300)와 전극 레이어(220)에 발생한 균열을 통해 인캡슐레이션 레이어(300)의 내측으로 침투된 생체의 체액에 의해 proteinase K가 용해되며, 용해된 proteinase K가 신경도관의 생분해를 가속화하는 효소로 작용될 수 있다.Furthermore, proteinase K may be stored between the conduit body 100 and the encapsulation layer 300. In this way, when proteinase K is stored between the conduit body 100 and the encapsulation layer 300, the encapsulation layer 300 is damaged through cracks that occur in the encapsulation layer 300 and the electrode layer 220. Proteinase K is dissolved by the body fluid that penetrates into the inside of the body, and the dissolved proteinase K can act as an enzyme that accelerates the biodegradation of the nerve conduit.

일 예로, 절단된 신경(10)에서 세포막은 유전체로 작용하여, 절단된 신경(10)은 복수의 커패시터 및 저항이 연결된 전기 회로로 모델링될 수 있다. 따라서, 절단된 신경(10)에 인가되는 초음파의 주파수가 높아질수록 커패시터의 리액턴스가 낮아지므로 전기 신호가 절단된 신경(10)에 더 잘 전달될 수 있다. 나아가, 마찰전기 발전소자(200)에 인가되는 초음파는 20 kHz 이상의 고주파 영역일 수 있으며. 이러한 고주파 영역의 초음파가 마찰전기 발전소자(200)에 인가됨으로써, 마찰전기 발전소자(200)가 절단된 신경(10)으로 전기 신호를 전달하는 효율이 저주파 영역의 초음파가 인가되는 경우보다 향상될 수 있다.For example, in the severed nerve 10, the cell membrane acts as a dielectric, so the severed nerve 10 can be modeled as an electric circuit in which a plurality of capacitors and resistors are connected. Therefore, as the frequency of the ultrasonic waves applied to the severed nerve 10 increases, the reactance of the capacitor decreases, so the electrical signal can be better transmitted to the severed nerve 10. Furthermore, the ultrasonic waves applied to the triboelectric power plant element 200 may be in a high frequency range of 20 kHz or higher. By applying ultrasonic waves in this high-frequency region to the triboelectric generator element 200, the efficiency of the triboelectric generator element 200 transmitting electrical signals to the severed nerve 10 will be improved compared to the case where ultrasonic waves in the low-frequency region are applied. You can.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 신경도관의 도관 본체(100)의 임피던스에 따른 마찰전기 발전소자(200)의 RMS 파워를 나타낸 그래프이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 신경도관의 전극 레이어(220)의 크기에 따른 마찰전기 발전소자(200)의 임피던스를 나타낸 그래프이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 신경도관의 마찰전기 발전소자(200)의 작동 주파수에 따른 마찰전기 발전소자(200)의 임피던스를 나타낸 그래프이다. 참고로, 도 5 내지 도 7은 마찰전기 발전소자(200)의 전극 레이어(220)의 크기가 0.5 X 1.0 cm2이고, 작동 주파수가 20 kHz인 상태에서 측정한 것이다.Figure 5 is a graph showing the RMS power of the triboelectric generator element 200 according to the impedance of the conduit body 100 of the nerve conduit according to an embodiment of the present invention, and Figure 6 is a graph showing the RMS power of the nerve conduit according to an embodiment of the present invention. It is a graph showing the impedance of the triboelectric generator element 200 according to the size of the electrode layer 220 of the conduit, and FIG. 7 shows the impedance of the triboelectric generator element 200 of the nerve conduit according to an embodiment of the present invention. This is a graph showing the impedance of the triboelectric power plant element 200. For reference, FIGS. 5 to 7 are measurements taken when the size of the electrode layer 220 of the triboelectric power plant element 200 is 0.5 x 1.0 cm 2 and the operating frequency is 20 kHz.

도 5를 참조하면, 도관 본체(100)의 임피던스가 신경 임피던스에 대응하는 10000 ohm일 때, 마찰전기 발전소자(200)의 RMS 파워가 20μW 인것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 5, it can be seen that when the impedance of the conduit body 100 is 10000 ohm corresponding to the nerve impedance, the RMS power of the triboelectric generator 200 is 20 μW.

도 6 내지 도 7을 참조하면, 마찰전기 발전소자(200)의 임피던스는 전극 레이어(220)의 크기와 작동 주파수의 세기에 반비례하는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 마찰전기 발전소자(200)의 임피던스가 절단된 신경(10)의 임피던스에 대응하도록, 마찰전기 발전소자(200)의 전극 레이어(220)의 크기와 작동 주파수의 세기를 조절하여, 마찰전기 발전소자(200)의 임피던스를 절단된 신경(10)에 맞춤형으로 설계 및 적용할 수 있다.Referring to Figures 6 and 7, it can be seen that the impedance of the triboelectric power plant element 200 is inversely proportional to the size of the electrode layer 220 and the intensity of the operating frequency. Therefore, the size of the electrode layer 220 of the triboelectric generator 200 and the strength of the operating frequency are adjusted so that the impedance of the triboelectric generator 200 corresponds to the impedance of the severed nerve 10, thereby generating triboelectricity. The impedance of the power generator 200 can be custom designed and applied to the severed nerve 10.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 신경도관의 작동을 설명하기로 한다. 이하의 과정은 사용자나 로봇팔이 진행할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 신경도관의 작동은 본 발명의 다른 실시예에 따른 신경도관의 작동이 적용이 가능하다.Hereinafter, the operation of the nerve conduit according to an embodiment of the present invention will be described. The following process can be performed by the user or the robot arm. Additionally, the operation of the nerve conduit according to one embodiment of the present invention can be applied to the operation of the nerve conduit according to another embodiment of the present invention.

우선, 도관 본체(100)가 생체 내부의 절단된 신경(10)의 양측에 연결된다.First, the conduit body 100 is connected to both sides of the severed nerve 10 inside the living body.

다음으로, 마찰전기 발전소자(200)에 초음파가 인가된다. 이 때, 마찰전기 발전소자(200)는 초음파의 인가에 의해 발생한 전기 신호를 상기 절단된 신경(10)으로 전달할 수 있다. 그 결과, 절단된 신경(10)에 전기 신호가 전달되어 절단된 신경(10)의 재생이 촉진될 수 있다. 여기서, 마찰전기 발전소자(200)로 인가되는 초음파는 초음파 발생 장치(20)에서 발생한 것일 수 있다.Next, ultrasonic waves are applied to the triboelectric power plant element 200. At this time, the triboelectric generator element 200 may transmit an electrical signal generated by application of ultrasonic waves to the severed nerve 10. As a result, an electrical signal is transmitted to the severed nerve 10, thereby promoting regeneration of the severed nerve 10. Here, the ultrasonic waves applied to the triboelectric power plant element 200 may be generated from the ultrasonic generator device 20.

이어서, 신경도관의 신속한 생분해가 필요한 경우, 기준 세기 이상의 초음파가 마찰전기 발전소자(200)로 인가된다. 그 결과, 인캡슐레이션 레이어(300)에 균열이 발생하고, 인캡슐레이션 레이어(300)에 결합된 전극 레이어(220)도 기계적으로 균열이 발생하여, 인캡슐레이션 레이어(300)와 전극 레이어(220)의 내측으로 생체의 체액이 침투됨에 따라, 인캡슐레이션 레이어(300)와 전극 레이어(220)의 생분해가 진행될 수 있다. 나아가, 도관 본체(100)와 인캡슐레이션 레이어(300) 사이에 수납된 proteinase K가 인캡슐레이션 레이어(300)에 발생한 균열을 통해 인캡슐레이션 레이어(300)의 내측으로 침투된 생체의 체액에 의해 용해되며, 신경도관의 생분해를 가속화하는 효소로 작용될 수 있다.Next, when rapid biodegradation of the nerve conduit is required, ultrasonic waves of a standard intensity or higher are applied to the triboelectric generator 200. As a result, cracks occur in the encapsulation layer 300, and the electrode layer 220 coupled to the encapsulation layer 300 also mechanically cracks, causing the encapsulation layer 300 and the electrode layer ( As biological fluid penetrates into the inside of 220), biodegradation of the encapsulation layer 300 and the electrode layer 220 may progress. Furthermore, proteinase K stored between the conduit body 100 and the encapsulation layer 300 is absorbed into the body fluid of a living body that has penetrated into the inside of the encapsulation layer 300 through a crack in the encapsulation layer 300. It dissolves and can act as an enzyme that accelerates the biodegradation of nerve conduits.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 신경도관의 제조 과정을 설명하기로 한다.Hereinafter, the manufacturing process of a nerve conduit according to an embodiment of the present invention will be described.

우선, 절단된 신경(10)의 외경에 대응하는 내경을 갖는 도관 본체(100)가 제작된다.First, a conduit body 100 having an inner diameter corresponding to the outer diameter of the cut nerve 10 is manufactured.

다음으로, 도관 본체(100)의 외면에 마찰 레이어(210)가 부착된다. 여기서, 마찰 레이어(210)는 딥 코팅 또는 브러시 코팅될 수 있으며, 필름 형태를 가질 수 있다.Next, the friction layer 210 is attached to the outer surface of the conduit body 100. Here, the friction layer 210 may be dip coated or brush coated and may have a film form.

이어서, 마찰 레이어(210)의 둘레에 스페이서(230)가 부착된다. 이 때, 스페이서(230)에는 접합제가 도포될 수 있다.Next, a spacer 230 is attached around the friction layer 210. At this time, a bonding agent may be applied to the spacer 230.

이후, 인캡슐레이션 레이어(300)의 내면에 전극 레이어(220)가 코팅되거나 증착된다.Afterwards, the electrode layer 220 is coated or deposited on the inner surface of the encapsulation layer 300.

마지막으로, 인캡슐레이션 레이어(300)가 도관 본체(100)에 부착된다.Finally, the encapsulation layer 300 is attached to the conduit body 100.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 신경도관을 나타낸 사시도이다.Figure 8 is a perspective view showing a nerve conduit according to another embodiment of the present invention.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 신경도관은 일 실시예와 달리, 접합 레이어(400)를 더 포함할 수 있다.As shown in FIG. 8, the nerve conduit according to another embodiment of the present invention may further include a bonding layer 400, unlike one embodiment.

접합 레이어(400)는 도관 본체(100)의 내면에 마련되어, 절단된 신경(10)의 적어도 일측에 접합될 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 도관 본체(100)와 절단된 신경(10)이 접합됨에 따라, 도관 본체(100)와 절단된 신경(10)을 봉합사로 봉합하는 시술을 생략할 수 있다.The bonding layer 400 may be provided on the inner surface of the conduit body 100 and bonded to at least one side of the cut nerve 10. Therefore, in this embodiment, as the conduit body 100 and the severed nerve 10 are joined, the procedure of suturing the conduit body 100 and the severed nerve 10 with a suture can be omitted.

일 예로, 접합 레이어(400)는 생분해 소재에 카테콜 작용기, 갈롤 작용기 및 식물유래 폴리페놀 중 어느 하나를 혼합한 것일 수 있다. 여기서, 생분해 소재는 Chitosan, collagen과 같은 자연유래 생분해 물질 또는 GelMa, PVA, PEG와 같은 합성 생분해 물질일 수 있다. 또한, 식물유래 폴리페놀은 탄닌산일 수 있다.As an example, the bonding layer 400 may be a biodegradable material mixed with one of a catechol functional group, a gallol functional group, and plant-derived polyphenol. Here, the biodegradable material may be a naturally derived biodegradable material such as Chitosan or collagen, or a synthetic biodegradable material such as GelMa, PVA, or PEG. Additionally, the plant-derived polyphenol may be tannic acid.

본 발명에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 신경도관은 절단된 신경(10)에 전기 신호를 전달하여 절단된 신경(10)의 재생을 촉진할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, the nerve conduit according to an embodiment of the present invention has the effect of promoting regeneration of the severed nerve 10 by transmitting electrical signals to the severed nerve 10.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 신경도관은 마찰전기 발전소자(200)에서 발생하는 전기 신호의 최적의 임피던스가 절단된 신경(10)의 임피던스와 유사함에 따라, 마찰전기 발전소자(200)에서 발생하는 전기 신호의 손실을 최소화하여, 절단된 신경(10)으로 전달할 수 있다.In addition, in the nerve conduit according to an embodiment of the present invention, the optimal impedance of the electric signal generated from the triboelectric generator element 200 is similar to the impedance of the severed nerve 10, so that the triboelectric generator element 200 It is possible to minimize the loss of electrical signals occurring in and transmit them to the severed nerve (10).

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 신경도관은 일정 세기 이상의 초음파의 인가에 의해 균열이 발생하여, 생체 내부에서의 생분해가 가속화될 수 있는 효과가 있다.In addition, the nerve conduit according to one embodiment of the present invention has the effect of accelerating biodegradation within the living body by causing cracks when ultrasonic waves of a certain intensity or higher are applied.

이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. Above, embodiments of the present invention have been described with reference to the attached drawings, but those skilled in the art will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing its technical idea or essential features. You will be able to understand it. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive.

10: 절단된 신경
20: 초음파 발생 장치
100: 도관 본체
200: 마찰전기 발전소자
210: 마찰 레이어
220: 전극 레이어
221: 전극 리드 라인
230: 스페이서
300: 인캡슐레이션 레이어
400: 접합 레이어
10: Severed nerve
20: Ultrasonic generator
100: conduit body
200: Triboelectric power plant element
210: friction layer
220: electrode layer
221: electrode lead line
230: spacer
300: Encapsulation layer
400: joint layer

Claims (11)

생체 내부의 절단된 신경의 양측을 연결하는 도관 본체;
상기 도관 본체를 통해 상기 절단된 신경과 전기적으로 연결되어, 초음파의 인가에 의해 발생한 전기 신호를 상기 절단된 신경으로 전달하는 마찰전기 발전소자;
상기 마찰전기 발전소자를 커버하는 인캡슐레이션 레이어; 및
상기 도관 본체의 내면에 마련되어, 상기 절단된 신경의 적어도 일측에 접합되는 접합 레이어를 포함하고,
상기 도관 본체, 상기 마찰전기 발전소자 및 상기 인캡슐레이션 레이어는 생분해성 소재로 이루어지며,
상기 마찰전기 발전소자의 임피던스는 신경의 임피던스와 유사한 30 kΩ 내지 300 kΩ이며,
상기 마찰전기 발전소자의 임피던스와 상기 도관 본체의 임피던스는 서로 유사하며,
상기 접합 레이어는 생분해 소재에 카테콜 작용기, 갈롤 작용기 및 식물유래 폴리페놀 중 어느 하나를 혼합한 것이며,
상기 생분해 소재는 자연유래 생분해 물질 또는 합성 생분해 물질이고,
상기 자연유래 생분해 물질은 Chitosan 또는 collagen이며,
상기 합성 생분해 물질은 GelMa, PVA 및 PEG 중 어느 하나인, 신경도관.
A conduit body connecting both sides of a severed nerve inside a living body;
A triboelectric generator electrically connected to the severed nerve through the conduit body and transmitting an electrical signal generated by application of ultrasonic waves to the severed nerve;
an encapsulation layer covering the triboelectric generator; and
It includes a bonding layer provided on the inner surface of the conduit body and bonded to at least one side of the severed nerve,
The conduit body, the triboelectric generating element, and the encapsulation layer are made of biodegradable materials,
The impedance of the triboelectric generator is 30 kΩ to 300 kΩ, similar to the impedance of a nerve,
The impedance of the triboelectric generator and the impedance of the conduit body are similar to each other,
The bonding layer is a biodegradable material mixed with one of a catechol functional group, a gallol functional group, and a plant-derived polyphenol,
The biodegradable material is a naturally derived biodegradable material or a synthetic biodegradable material,
The naturally derived biodegradable material is Chitosan or collagen,
The synthetic biodegradable material is any one of GelMa, PVA and PEG, nerve conduit.
제1항에 있어서,
상기 인캡슐레이션 레이어는 PLGA[poly(lactic-co-glycolic acid)] 및 PHBV [Poly(3-hydroxybutyric acid-co-3-hydroxyvaleric acid)] 중 어느 하나를 포함하고,
상기 인캡슐레이션 레이어는 기준 세기 이상의 초음파의 인가에 의해 균열이 발생하는, 신경도관.
According to paragraph 1,
The encapsulation layer includes one of PLGA [poly(lactic-co-glycolic acid)] and PHBV [Poly(3-hydroxybutyric acid-co-3-hydroxyvaleric acid)],
The encapsulation layer is a nerve conduit in which cracks occur when ultrasonic waves of a reference intensity or higher are applied.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 마찰전기 발전소자는,
상기 도관 본체에 마련되어, 상기 초음파의 인가에 의해 진동하는 마찰 레이어; 및
상기 인캡슐레이션 레이어의 내면에 마련되고 상기 도관 본체와 전기적으로 연결되어, 상기 마찰 레이어와의 마찰에 의해 마찰 전기를 발생시키는 전극 레이어를 포함하는, 신경도관.
According to paragraph 1,
The triboelectric power plant,
a friction layer provided on the conduit body and vibrating by application of the ultrasonic waves; and
A nerve conduit comprising an electrode layer provided on an inner surface of the encapsulation layer and electrically connected to the conduit body, generating triboelectricity through friction with the friction layer.
제4항에 있어서,
상기 마찰 레이어는 PLGA[poly(lactic-co-glycolic acid)], PVA(Polyvinylalcohol) 및 PEG(Polyehthylene glycol) 중 어느 하나를 포함하는, 신경도관.
According to clause 4,
The friction layer is a nerve conduit containing any one of PLGA [poly(lactic-co-glycolic acid)], PVA (polyvinylalcohol), and PEG (polyehthylene glycol).
제4항에 있어서,
상기 전극 레이어는 Mg 및 Mo 중 어느 하나를 포함하는, 신경도관.
According to paragraph 4,
Nerve conduit, wherein the electrode layer contains either Mg or Mo.
제4항에 있어서,
상기 마찰 레이어와 상기 전극 레이어를 상호 이격하는 스페이서를 더 포함하는, 신경도관.
According to paragraph 4,
Nerve conduit further comprising a spacer spaced apart from the friction layer and the electrode layer.
제4항에 있어서,
상기 도관 본체와 상기 인캡슐레이션 레이어 사이에는 생체의 체액에 의한 생분해를 가속하는 proteinase K가 수납되는, 신경도관.
According to paragraph 4,
A nerve conduit in which proteinase K, which accelerates biodegradation by body fluids, is stored between the conduit body and the encapsulation layer.
제1항에 있어서,
상기 도관 본체는 이식용 줄기세포를 포함하는, 신경도관.
According to paragraph 1,
A nerve conduit, wherein the conduit body contains stem cells for transplantation.
삭제delete 삭제delete
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080085297A1 (en) * 2006-10-06 2008-04-10 Vipul Dave Bioabsorbable device having encapsulated additives for accelerating degradation
KR20110005501A (en) * 2009-07-10 2011-01-18 서울대학교치과병원 Nerve conduit for the delivery of nerve growth factor in peripheral nerve regeneration
KR101860230B1 (en) 2016-11-28 2018-05-21 연세대학교 산학협력단 Fabrication of nerve conduit with biodegradable hydrogels and semi-nanofibers releasing growth factors for guidance of axonal growth
KR102545576B1 (en) * 2022-06-17 2023-06-21 주식회사 에너지마이닝 Nanocomposite based triboelectric neurostimulation system by resizing ultrasound-responsive nanocarrier

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080085297A1 (en) * 2006-10-06 2008-04-10 Vipul Dave Bioabsorbable device having encapsulated additives for accelerating degradation
EP1911472A1 (en) * 2006-10-06 2008-04-16 Cordis Corporation Bioabsorbable device having encapsulated additives for accelerating degradation
KR20110005501A (en) * 2009-07-10 2011-01-18 서울대학교치과병원 Nerve conduit for the delivery of nerve growth factor in peripheral nerve regeneration
KR101860230B1 (en) 2016-11-28 2018-05-21 연세대학교 산학협력단 Fabrication of nerve conduit with biodegradable hydrogels and semi-nanofibers releasing growth factors for guidance of axonal growth
KR102545576B1 (en) * 2022-06-17 2023-06-21 주식회사 에너지마이닝 Nanocomposite based triboelectric neurostimulation system by resizing ultrasound-responsive nanocarrier

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Wen Xue et al., "A Dual-Network Nerve Adhesive with Enhanced Adhesion Strength Promotes Transected Peripheral Nerve Repair." Adv. Funct. Mater. Vol. 33, pp. 1-17 (2022.11.07.자 온라인 공개)* *

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