KR20100054146A - 이식장치용 충격 보호장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이식 장치에 관한 것이며, 이식 장치는 외부 표면을 구비하고 밀봉 봉인된 내부 체적을 제공하는 이식 하우징(101)을 포함한다. 가요성 전기 리드(102)는 하우징에 기계적으로 연결되고 내부 체적 내에서 회로에 전기적으로 연결된다. 충격 보호구(103)는 하우징의 외부 표면의 적어도 일부를 덧씌우고 기계적 충격의 힘으로부터 밑에 놓인 하우징 표면을 보호한다.

Description

이식장치용 충격 보호장치{IMPACT PROTECTION FOR IMPLANTS}
본 출원은 본 명세서에서 참조로 포함되는, 2007년 9월 10일 출원된 미국 가특허 출원 제60/971,021호로부터 우선권을 주장한다.
본 발명은 의료 장치, 특히 이식 의료 장치에 관한 것이다.
인공 귀와 같은 이식 의료 장치는 비정기적인 또는 정기적인 기계적 충격을 겪을 수 있다. 이식 장치는 이러한 충격을 견디고 정상 작동을 계속할 수 있는 것이 중요하다. 인공 귀에 대해 제안된 유럽 표준 EN 45502-2-3은, 처음에는 1.5 줄(Joule)이고 3년 후에는 2.5 줄까지 증가되는 충격 에너지에 대한 충격 강성(robustness) 표준을 지정하고 있다.
본 발명의 실시예는 이식 장치에 관한 것이다. 외부 표면을 구비한 적어도 하나의 이식 하우징은 밀봉 봉인된 내부 체적을 제공한다. 가요성 전기 리드는 하우징에 기계적으로 연결되고 내부 체적 내에서 회로에 전기적으로 연결된다. 충격 보호구는 하우징의 외부 표면의 적어도 일부를 덧씌우고 기계적 충격으로부터 기인한 힘으로부터 밑에 놓인 하우징 표면을 보호한다.
다른 특정 실시예에서, 충격 보호구는 전기 리드의 적어도 일부를 더 덧씌우고 보호한다. 전기 리드는 예컨대, 인공 귀에서처럼, 다수의 이식 자극 전극에 더 연결된다. 충격 보호구는 적어도 1.5J 또는 2.5J과 같은 규정된 에너지의 충격으로부터 외부 표면의 적어도 일부를 보호할 수 있다.
충격 보호구는 고강도 금속 또는 합금형 강철이나 플래티늄-이리듐으로 제조된 금속 시트일 수 있다. 또는, 충격 보호구는 산화지르코늄(zirconium oxide), 이트륨(yttrium) 안정화 지르코니아, 알루미나 또는 지르코늄 강화 알루미나와 같은 세라믹 재료로 제조될 수 있다. 또는, 충격 보호구는 탄소 또는 탄소 섬유와 같은 섬유 강화 재료로 제조될 수 있다. 충격 보호구는 세라믹 재료의 제1 층 및 시트 금속의 제2 층으로 구성된 혼합 구조와 같은 상기 재료의 조합 또는 다른 조합일 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 충격 보호구는 굴곡된 표면(cambered surface)을 가진다.
몇몇 실시예에서, 적어도 하나의 이식 하우징은 다중 이식 하우징을 포함할 수 있다. 이러한 특정 실시예에서, 충격 보호구는 다중 하우징 또는 하우징들 중 단 하나의 하우징의 부분을 덧씌울 수도 있다.
도 1의 a 내지 d는 이식 장치용 충격 보호구의 다양한 실시예의 평면도를 도시한다.
도 2의 a 내지 e는 이식 장치용 충격 보호구의 다양한 실시예의 측면도를 도시한다.
본 발명의 다양한 실시예는 이식 장치용, 예컨대, 인공 귀 시스템용 충격 보호장치를 제공하는 것에 대한 것이다. 도 1의 a 내지 d는 이식 장치용 충격 보호구의 다양한 실시예의 평면도를 도시하며, 도 2의 a 내지 e는 충격 보호구의 다양한 실시예의 측면도를 도시한다. 적어도 하나의 이식 하우징(101)은 이식 시스템의 다양한 기능 요소를 포함하는 밀봉 봉인된 내부 체적을 제공한다. 구체적 실시예에서, 이식 하우징(101)은 전형적으로 세라믹, 순 금속 또는 금속 합금과 같은 고강도 생체적합성(strong bio-compatible) 재료로 제조된다. 몇몇 실시예에서, 단일 이식 하우징(101)만 있을 수도 있으며, 반면에, 다른 경우에는, 이식 하우징들이 상호연결된 다중 이식 하우징들이 존재할 수도 있다.
가요성 전기 리드(lead)(102)는 이식 하우징(101)에 기계적으로 연결되고 또한 내부 체적 내에서 기능 요소들에 전기적으로 연결된다. 이식 장치가 인공 귀인 특정 경우에, 전기 리드(102)는 환자의 달팽이관에 삽입되는 전극 자극기에 연결될 수도 있으며 또는 전극 자극기의 일부일 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 또한 전극 리드는 충격에 가장 민감한 하우징의 측면으로부터 이격되도록, 이식 하우징(101)의 측부에 전극 리드(102)가 연결되는 각도를 제어함으로써, 충격 내성이 개선될 수 있다.
충격 보호구(103)는 이식 하우징(101)의 외부 표면의 적어도 일부를 덧씌워서 밑에 놓인 하우징 표면을 기계적 충격의 힘으로부터 보호한다. 충격 보호구(103)는, 종래 기술에서는 이식 하우징(101)에 의해 완전히 흡수되어야만 했던, 기계적 충격으로부터 장치로 가해지는 힘을 상당량 흡수한다. 몇몇 특정 실시예에서, 충격 보호구(103)는 충격 에너지를 흡수할 수 있을 뿐만 아니라, 충격 에너지를 이식 하우징(101)의 부분들로 편향시킬 수도 있다. 다중 이식 하우징(101)이 있는 특정 실시예에서, 충격 보호구(103)는 다중 하우징 또는 단지 하나의 하우징의 부분들을 덧씌울 수 있다.
도 1의 a 내지 d 및 도 2의 b와 c는, 충격 보호구(103)가 이식 하우징(101)과 전기 리드(102) 모두의 부분들을 덮고, 전기 리드의 적어도 일부를 더 덧씌우고 보호하는 것을 도시한다. 몇몇 특정 실시예에서, 이식 하우징(101)의 상부 상의 충격 보호구(103)는 측부로부터 충격 보호도 달성하기 위해, 이식 하우징(101)의 측부 또는 이식 하우징의 부분들[예컨대, 전극 리드(102)]까지 연장될 수 있다.
충격 보호구(103)는 강철 또는 플래티늄-이리듐 시트와 같은 시트 재료의 특정 형태일 수도 있다. 이러한 실시예에서, 충격 보호구는 도2의 a에 도시된 바와 같이 이식 하우징(101)의 측면 상에 장착될 수 있으며, 이는 측면에서의 충격 강성을 증가시킨다. 따라서, 밀봉 봉인된 내부 체적을 둘러싸는 이식 하우징(101)의 벽은 얇아질 수 있으며, 디자인의 완충공간(headroom)이 감소될 수도 있고 더 얇은 전체 장치 디자인을 가질 수 있다.
다른 특정 실시예에서, 충격 보호구(103)는 높은 충격 내성을 가지는 산화지르코늄, YTZP[이트륨 안정화 지르코니아], ZTA(지르코늄 강화 알루미나), 산화 및 비산화 세라믹 재료와 같은, 양호하게는 높은 파괴 인성(fracture toughness)을 가진 세라믹 재료로 제조될 수 있다. 금속 충격 보호구(103)와 비교하면, 세라믹 충격 보호구는 동일한 재료 총 두께에 대한 높은 초기 및 총 누적 충격 강성을 가질 수 있으며, 및/또는 동일한 충격 강성에 대해 더 얇은 설계를 허용할 수 있다.
금속 충격 보호구(103)와 비교하면, 세라믹 충격 보호구는 다른 장점을 가진다. 금속 충격 보호구(103)는 기계적 충격에 응답하여 다소 변형되며, 이식 하우징(101)의 내부 체적 내에서 구성요소를 보호하기 위하여 안전 여유(safety margin)로서 제공되는 임의의 헤드룸을 필요로 하지만, 세라믹 충격 보호구는 충격에 대한 소성 변형을 나타내지 않으므로, 장치의 총 두께는 더 감소될 수 있다. 세라믹 충격 보호구(103)는 전기적으로 절연되며, 몇몇 실시예에서, 예컨대, 도 2의 c 내지 도2의 e에 도시된 바와 같이, 전극 접촉부(201)는 세라믹 충격 보호구(103) 상에 장착될 수 있다.
또한, 세라믹 충격 보호구(103)는 수술후 의료 절차에 더 적합할 수도 있다. 예컨대, 세라믹 충격 보호구의 [대자율(susceptibility)] 아티팩트(artifact)가 금속 충격 보호구보다 작다는 점에서, 세라믹 충격 보호구(103)는 MRI 화상진찰(imaging)에 있어서 금속 충격 보호구보다 더 적절할 수 있다. 또한, [부착된 박판(thin foil) 전극을 구비하거나 구비하지 않은] 세라믹 충격 보호구(103)는 감소된 총 금속 체적 및 감소된 열용량를 가짐으로써, 자기 공명 영상(MRI) 동안 임의의 잠재적 가열 효과가 감소된다. 또한, (치료 방사선에 사용되는 것과 같은) 전리 방사선(ionizing irradation)에 노출되는 동안, 세라믹 충격 보호구(103)는 작은 양의 이차 전자를 발생시킨다. 따라서, 국부적 과다 전리 방사선으로 인한 이식 장치 주위의 괴사 위험이 감소된다. 또한, 세라믹 충격 보호구(103)는 비교적 거대한 금속 충격 보호구에 비해 감소된 불투명도(opacity)를 가지는데, 이는 예컨대, 이식 장치가 광 데이터 전송을 이용하거나, 이식 상태 또는 검증(identification)이 x-레이 또는 CT 스캔에 의해 확인될 필요가 있는 경우에 유리할 수 있다.
이와 달리, 충격 보호구(103)는 탄소, 탄소 섬유 또는 섬유 강화 혼합 재료와 같은 다른 비교적 고강도 생체적합성 재료로 제조될 수 있다. 금속 또는 (강철 또는 플래티늄-이리듐 합금 또는 다른 고강도 합금 형성물과 같은) 합금 시트 대신에, 또는 더 얇고 및/또는 더 적은 금속 또는 합금 시트의 혼합물과 함께, 세라믹(세라믹 패드) 또는 탄소(또는 탄소 섬유)로 제조된 보호구는, 전극 리드(이는 접선 방향 또는 방사상 방향으로 자극기 하우징을 빠져나갈 수 있다) 뿐만 아니라, 이식장치의 자극기 부분을 보호하기 위하여 사용될 수 있다. 충격 보호구(103)는 이식장치의 밀봉 캡슐(encapsulation)의 일부가 아닌 한, 반드시 밀봉될 필요는 없다.
몇몇 실시예에서, 충격 보호구(103)는 금속 및 세라믹 재료 모두를 포함할 수 있다. 예컨대, 도 2의 b에 도시된 바와 같이, 충격 보호구(103)는 편평 세라믹 재료(203) 및 굴곡된 금속 재료(202)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 금속 재료(202)는 편평할 수도 있으며 세라믹 재료(203)는 굴곡될 수도 있다. 도 2의 c는 이식 하우징(101) 위의 편평 세라믹 영역(203) 및 이식 리드(102)를 보호하는 이식 리드 위의 굴곡된 금속 부분(202)을 구비하는 실시예를 도시한다. 도 2의 e는 두 층 모두 굴곡되어 있는, 세라믹 재료(203)의 제1 층 및 금속 재료(202)의 제2 층을 구비하는 실시예를 도시한다. 도 2의 e에 도시된 바와 같은 특정 실시예에서, 세라믹 재료(203)의 층은 0.25mm 두께이며, 금속 재료(202)는 실리콘 접착제와 같은 임의의 접착제에 의해 부착된 0.025mm 두께의 플래티늄 층이다. 몇몇 실시예에서, 충격 보호구(103)는 가변적 두께로 이루어질 수도 있다.
다양한 실시예에서, 또한, 이식 하우징(101)의 형상을 최적화함으로써, 예컨대, 벽 두께를 증가시킴으로써 및/또는 하우징의 본체에서 더 큰 내충격성 세라믹 재료를 사용함으로써, 충격 내성이 개선될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 이식 하우징(101)은 이식 장치의 충격 강성을 증가시키기 위하여 티타늄으로 제조되거나 티타늄으로 캡슐화될 수 있다. 예컨대, 이식 하우징(101)은 밀봉 캡슐로서 작용하는 쉘(shell)들 중 적어도 하나를 구비하는, 딥드로잉(deep-drawing) 되거나 기계가공된(machined) 티타늄의 이중 하우징 쉘을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 예시적 실시예가 개시되었지만, 본 발명의 실제 범위 내에서 본 발명의 몇몇 장점을 달성하는 다양한 변형 및 변경이 있을 수 있음이 당업자들에게는 명백하다.

Claims (18)

  1. 외부 표면을 구비하고 밀봉 봉인된 내부 체적을 제공하는 적어도 하나의 이식 하우징과,
    하우징에 기계적으로 연결되고 내부 체적 내에서 회로에 전기적으로 연결되는 가요성 전기 리드와,
    기계적 충격으로부터 기인한 힘을 흡수하고 충격력을 하우징의 일부로 편향시키는, 하우징의 외부 표면의 적어도 일부를 덧씌우는 충격 보호구를 포함하는
    이식 장치.
  2. 제1항에 있어서, 충격 보호구는 전기 리드의 적어도 일부를 더 덧씌우고 보호하는
    이식 장치.
  3. 제1항에 있어서, 전기 리드는 복수의 이식 자극 전극에 더 연결되는
    이식 장치.
  4. 제1항에 있어서, 이식 장치는 인공 귀, 인공 뇌간 또는 인공 중이 중 하나인
    이식 장치.
  5. 제1항에 있어서, 충격 보호구는 적어도 1.5J의 에너지를 갖는 충격에서 기인한 힘으로부터 외부 표면의 적어도 일부를 보호하는
    이식 장치.
  6. 제5항에 있어서, 충격 보호구는 적어도 2.5J의 에너지를 갖는 충격에서 기인한 힘으로부터 외부 표면의 적어도 일부를 보호하는
    이식 장치.
  7. 제1항에 있어서, 충격 보호구는 시트 금속인
    이식 장치.
  8. 제7항에 있어서, 시트 금속은 플래티늄-이리듐으로 제조되는
    이식 장치.
  9. 제1항에 있어서, 충격 보호구는 세라믹 재료로 제조되는
    이식 장치.
  10. 제9항에 있어서, 세라믹 재료는 산화지르코늄, 이트륨 안정화 지르코니아, 알루미나 또는 지르코늄 강화 알루미나인
    이식 장치.
  11. 제1항에 있어서, 충격 보호구는 섬유 강화 재료로 제조되는
    이식 장치.
  12. 제1항에 있어서, 충격 보호구는 전극 접촉 부분을 포함하는
    이식 장치.
  13. 제1항에 있어서, 충격 보호구는 세라믹 재료의 제1 층 및 시트 금속의 제2 층을 포함하는
    이식 장치.
  14. 제1항에 있어서, 충격 보호구는 제7항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 임의의 재료의 혼합 구조인
    이식 장치.
  15. 제1항에 있어서, 충격 보호구는 굴곡된 표면을 가지는
    이식 장치.
  16. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 이식 하우징은 복수의 상호연결된 이식 하우징을 포함하는
    이식 장치.
  17. 제16항에 있어서, 충격 보호구는 하우징들 중 하나의 일부를 덧씌우는
    이식 장치.
  18. 제16항에 있어서, 충격 보호구는 복수의 하우징의 일부를 덧씌우는
    이식 장치.
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