KR20100126425A - 뇌척수액의 국소 정체를 예방하는 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

환자에서 알츠하이머병을 치료, 억제 혹은 개선하는 시스템, 장치 및 방법은, 환자의 상악골에 진동 혹은 음파 에너지를 방사하기 위하여 전원에 조작가능하게 접속된 하나 이상의 변환기를 포함하되, 상기 에너지는 뇌척수액의 청소를 원조하여 뇌 속의 뇌척수액의 국소 정체를 억제시키기 위해서 환자의 부비동을 통하여 환자의 두개저까지 방사되기에 충분한 것이면 된다.

Description

뇌척수액의 국소 정체를 예방하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR PREVENTING LOCALIZED STASIS OF CEREBROSPINAL FLUID}
본 출원은 일반적으로 알츠하이머 유형의 치매의 예방 및 치료에 관한 것으로, 특히, 뇌척수액의 국소 정체를 예방하는 방법, 시스템 및 장치에 관한 것이다.
알츠하이머병("AD": Alzheimer's Disease)의 제1진단 이래로 100년이 경과했으나, 아직까지 해당 병의 진행의 명확한 이해가 행해지고 있지 못하다. 알츠하이머 협회는 최근 510만명의 미국인들이 해당 병으로 타격을 받고 있고, 누군가는 미합중국에서 매 72초마다 새로인 진단되고 있는 것을 제시하였다. AD는 해당 질병이 뇌의 신경 세포를 체계적으로 사멸시키므로 그 자체로 정신 착란이나 치매를 초래하는 진행성 기억 손상으로 나타난다. 베이비 붐 세대 인구에서 장래에 도래하게 될 놀랄만한 예상되는 모습은 예방, 진단 및 치료적 AD 연구에서 진척이 이루어지길 요구하고 있다.
뇌척수액("CSF": cerebrospinal fluid) 정체 및/또는 노화로 파생되는 기능상실(부전)은 AD 치매에서 기본적인 역할을 지니는 것을 내포하고 있었다. CSF는 뇌 및 척수 부근의 빈 공간을 채우는 보호 체액이다. CSF는 뇌 속으로 혹은 뇌로부터 대사산물, 단백질 및 이온에 대한 중대한 항상성 순환 역할을 지닌다. 성인에서의 정상 CSF 용적은 약 140㎖이고, 그 전체 용적은 하루 과정 동안 3 혹은 4회 전환된다. CSF 생산 및 전환(turnover)이 나이가 들어감에 따라 감소되는 것은 공지되어 있다. CSF 정체 및/또는 부전은 체액의 치밀하게 조절된 평형의 붕괴를 초래할 것이다.
CSF는 주된 제한적인 해부학적 위치에 있어서 뇌 내의 깊은 치밀하게 감긴 대뇌고랑 및 열구의 미로를 통해서, 때로는 중력에 대항해서 흐를 필요가 있다. 그러나, 뇌는 소정 방향으로의 흐름을 촉진하기 위한 판막 혹은 운동성 부속기관(예를 들어, 섬모) 등과 같은 임의의 국소적인 기계 시스템을 결여하고 있다. 대신에, CSF 흐름 및 속도는 호흡 동안 심장 주기에 의해 구동되고 정맥압 변화에 의해 변경된다. 이와 같이 해서, CSF의 만성적인 국소 정체가 독소 및 대사산물의 축적을 초래하여, 하나의 세대로서 AD의 느리면서도 잠행적인 병인으로 단계적으로 행해지는 만성적인 낮은 등급의 생리학적 상해로서 작용하는 병상(conditions)을 지니는 것은 가능하다.
CSF 정체와 대항하기 위하여, Eunoe Inc.의 COGNIShunt(등록상표) 시스템 등과 같은 뇌실복강션트(ventriculoperitoneal shunt)는 보다 양호한 CSF 흐름 및 전환을 촉진시키기 위하여 인공 수단으로서 AD 환자의 뇌 속에 외과수술적으로 이식되어 있다. 이 외과적 시술의 결과는 치매의 진행을 저해하는 점에서 전도유망하지만, AD 환자는 이물질(즉, 뇌실복강션트 및 그의 관련된 배액관)이 환자의 신체에 도입되는 극도의 침습적 외과 시술을 받을 필요가 있다. 또한, 이 시술의 잠재적인 혜택은, 뇌실복강션트가 범용 레벨에서 보다 양호한 CSF 흐름을 촉진할 수 있지만, CSF 정체에 가장 민감한 뇌의 특정한 제한된 해부학적 영역을 겨냥하거나 표적으로 하지 못하므로, 제한되고 있다.
따라서, 뇌 속의 CSF 정체를 예방하거나 저감시킬 비침습적 시술이 요구되고 있다. 또, CSF 정체에 가장 민감한 뇌의 특정한 제한된 해부학적 영역에서 보다 양호한 CSF 흐름과 전환을 촉진시키는 비침습적 시술이 요구되고 있다.
본 발명에 있어서, 환자에서 알츠하이머병을 치료, 억제 혹은 개선하는 시스템, 장치 및 방법은, 환자의 상악골(maxilla)에 진동 혹은 음파 에너지를 방사하기 위하여 전원에 조작가능하게 접속된 하나 이상의 변환기를 포함하되, 상기 에너지는 뇌척수액의 청소(clearance)를 원조하여 뇌 속의 뇌척수액의 국소 정체를 억제시키기 위해서 환자의 부비동(paranasal sinuses)을 통하여 환자의 두개저(base of skull)까지 방사되기에 충분한 것이면 된다.
본 발명의 개시 내용의 이들 및 기타 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용 및 첨부 도면을 참조함으로써 당업자에게 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 개시 내용에 따른 CSF 정체 예방 시스템 및 장치의 예시적인 실시형태를 도시한 도면;
도 2는 도 1에 예시된 CSF 정체 예방 시스템 및 장치에서 하나 이상의 구동 변환기용의 전력 발전기를 개략적으로 도시한 도면;
도 3은 본 발명의 개시 내용에 따른 CSF 정체 예방 시스템 및 장치의 제2의 예시적인 실시형태를 도시한 도면;
도 4는 본 발명의 개시 내용에 따른 CSF 정체 예방 시스템 및 장치의 제3의 예시적인 실시형태를 도시한 도면;
도 5는 본 발명의 개시 내용에 따른 CSF 정체 예방 시스템 및 장치의 제4의 예시적인 실시형태를 도시한 도면;
도 6은 본 발명의 개시 내용에 따른 CSF 정체 예방 시스템 및 장치의 제5의 예시적인 실시형태를 도시한 도면.
뇌 속에서 CSF 정체를 예방하기 위한 방법, 장치 및 시스템이 본 명세서에 개시되어 있다. CSF 정체 예방 방법, 장치 및 시스템은 바람직하게는 구강내 및/또는 구강외/외부 장치를 이용하여 공기 전도 및/또는 골 전도에 의해서 부비동을 통하여 두개저까지 진동 혹은 음파 에너지를 전송한다.
부비동은 비강과 통하는 두개상악안면 복합체(즉, 안면과 두개의 뼈) 내의 얇은 벽으로 이루어지고 점막 라인이 형성되며 중공인 동시에 공기로 채워진 공간 혹은 공동이다. 인간은 4쌍의 부비동을 지니며, 이들은 때로는 특정한 션트가 놓이는 뼈에 따라 지칭되기도 된다. 즉, 이들은 상악동, 사골동(ethmoid sinuses), 전두동(frontal sinuses) 및 접형동(sphenoid sinuses)이다. 상악동은 눈 밑의 상악(뺨)골에 놓여 있고, 사골동은 코와 눈 사이의 사골(ethmoid bone) 사이에 놓여 있으며, 전두동은 눈 위의 이마 부분을 형성하는 전두골에 놓여 있고, 접형동은 뇌하수체 밑의 두개저의 중앙에 있는 접형골에 놓여 있다.
부비동의 생물학적 기능은 더 많은 토의와 연구 주제였지만, 오늘날까지 그에 대해서 부비동과 관련된 식별가능한 기능이 광범위하게 수용되어 있지 않다.
본 명세서에 개시된 CSF 정체 예방 장치, 시스템 및 방법은 진동 혹은 음파 에너지를 뼈 및/또는 공기 전도에 의해서 이마와 두개저로 전달하는데 부비동을 이용한다. 부비동은 중공의 공진 구조여서 당연히 씹거나 노래하거나 혹은 큰 음악/잡음에 노출되는 등의 활동 동안 두개저와 이마로 진동 혹은 음파 에너지를 전달하는 것으로 여겨진다. 이 에너지 혹은 공진은 CSF가 중력에 대항하여 흐를 필요가 있을 수 있는 뇌의 보다 깊고 치밀하게 감긴 부분에서 국소 정제를 예방하기 위하여 CSF 내의 유체파(fluid wave)를 형성함으로써 CSF 역학에 영향을 미친다.
이것은 해마에 비해서 전략적으로 앞쪽, 중간 및 아래쪽에 위치된 접형동에 대해서 특히 그러하다. 해마는 장기 기억에 일부 역할을 하는 내측 측두엽에 위치된 뇌의 일부이며, 이것은 뇌의 제1영역이 손상된 사람에게 있어서 AD에 가장 결정적으로 연관된다.
이하에 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 부비동-특히, 접형동-을 통하여 두개저와 이마로 진동 혹은 음파 에너지를 전달하기 위하여 환자에 의해 이용되는 구강내 및/또는 외부 장치가 본 명세서에 개시되어 있다. 구강내 및/또는 외부 장치는 진동 혹은 음파 에너지가 상악골로, 바람직하게는 안면중앙부의 기저에서 인가되도록 에너지원에 접속된 하나 이상의 변환기를 포함한다. 진동 혹은 음파 에너지는 저음파(infrasonic), 음파(sonic), 초음속(supersonic) 혹은 초음파(ultrasonic) 주파수에 있을 수 있다. 이와 같이 해서, 에너지는 뼈 및/또는 공기 전도에 의해서 상악골로부터 부비동으로 그리고 궁극적으로는 두개저로 이행될 수 있고, 여기서 뇌의 치밀하게 감긴 구조체, 예컨대, 접형동에 대해서 후부(posterior) 및 측부(lateral)에 놓인 해마는 CSF 청소를 원조하여 CSF 국소 정체를 예방한다.
CSF 정체 예방 시스템(10)의 예시적인 바람직한 실시형태가 도 1에 예시되어 있다. CSF 정체 예방 시스템(10)은 환자의 상악 치아에 대해서 매우 편안하게 끼워맞춤될 수 있는 마우스피스(mouthpiece)(20)를 포함한다. 대안적으로, 마우스피스(20)는 치아가 없는 환자를 위해서 위턱뼈에 대해서 끼워맞춤되도록 구성될 수 있다. 마우스피스(20)는, 예컨대, 폴리메틸메타크릴레이트("PMMA"), 아크릴 혹은 기타 적합한 가소성 혹은 열가소성 재료 등과 같은, 환자의 구강 내에서 생체 적합성이고 사용하기 안전한 적절한 재료이면 어느 것으로도 제작될 수 있다. 마우스피스(20)는 편안하게 맞춤제작될 수 있지만, 특정한 환자의 상악 치아 혹은 위턱뼈에 대해서 불편없이 끼워맞춤될 수 있다.
마우스피스(20)는 바람직하게는 환자의 치아 혹은 위턱뼈를 에워싸기 위한 대체로 U자 형상 홈부(22)를 포함한다. 해당 홈부(22)는 하나의 기저부(base)(22a)와 2개의 직립벽(22b), (22c)에 의해 규정된다. 하나 이상의 변환기(30a), (30b), (30c), (30d)는 직립벽(22b)의 내부 측 상에 통상의 방법으로 장착된다. 변환기(30a), (30b), (30c), (30d)가 위치되는 마우스피스(20)의 중앙부는 임의선택적으로 변환기를 내부에 에워싸도록 봉해넣거나 밀봉될 수 있다.
변환기(30a), (30b), (30c), (30d)는 전기 에너지를 공진형 초음파, 음파 혹은 초음속 변환기 등과 같은 기계적/진동 에너지로 변환시키는데 적합한 변환기의 유형이면 어느 것이라도 가능하다. 이들 변환기는, 예를 들어, 발진 소자로서 작용하는 압전 재료(예컨대, 납-지르코늄-티탄 복합 산화물(lead zirconate titanate)(PdZrTi 혹은 PZT) 또는 티탄산 바륨 (BaTiO3))의 얇은 웨이퍼에 전자 발진기의 출력을 인가함으로써 고강도파 혹은 에너지를 생성한다.
변환기(30a), (30b), (30c), (30d) 및 그들의 각각의 배선 혹은 인출선은 바람직하게는, 예를 들어, 테플론 등과 같이, 환자의 구강 내에서 사용하기에 안전한 적절한 전기절연 재료로 피복되거나 덮여 있다. 마우스피스(20)는 바람직하게는 1개 이상의 전기절연성 배선(40)이 통과하는 중공의 긴 손잡이(25)를 포함한다. 절연 코드 혹은 케이블의 형태로 다발로 될 수 있는 전기절연성 배선(40)은 변환기를 구동하는 외부 전력 발전기(50)에 변환기(30a), (30b), (30c), (30d)를 전기적으로 접속된다.
외부 전력 발전기(50)는 통상의 전원, 예를 들어, 통상의 AC 전력, 배터리 혹은 태양력에 의해 작동되거나, 혹은 110볼트 혹은 220볼트 전력의 어느 것에 의해서도 통전될 수 있다. 외부 전력 발전기(50)는 전력을 공급하여 변환기(30a), (30b), (30c), (30d)를 제어하기 위한 신호를 제공한다. 외부 전력 발전기(50)의 출력은 바람직하게는 대략 10 ㎑ 내지 대략 300 ㎒ 이상의 범위 내이다. 바람직한 실시형태에서, 외부 전력 발전기(50)의 출력은, 특정 환자에 대해서 최적 목표 주파수를 달성하기 위하여, 예를 들어, 가변 제어된 발진기에 접속된 주파수 조정 버튼 혹은 스위치(knob)(51a)를 통해서 조정될 수 있고, 처치(혹은 치료) 시간은 변환기(30a), (30b), (30c), (30d)에의 전력이 끊어지거나 그렇지 않으면 중지된 시간 후에, 타이머(51b)를 통해서 선택될 수 있다.
도 2를 참조하면, 외부 전력 발전기(50)는 바람직하게는 출력 드라이버 혹은 증폭기(54)에 의해 소정의 전력 레벨로 증폭되어 변환기(30a), (30b), (30c), (30d) 상의 배선이나 케이블(40)을 통해서 부여되는 제어 신호를 발생하도록 프로세서 혹은 마이크로프로세서(52)를 포함한다. 프로세서(52)는 변환기로부터 수신된 피드백 신호(42)에 의거해서 목표 주파수로 변환기(30a), (30b), (30c), (30d)를 역학적으로 조율(dynamically tune)할 수 있다.
CSF 정체 예방 시스템(10)의 동작은 이하에 설명한다. 마우스피스(20)는 환자의 상악 치아 혹은 위턱뼈가 그로브(grove)(22)에 편안하게 끼워맞춤되도록 환자의 구강 내에 삽입된다. CSF 정체 예방 시스템(10)은 소망의 목표 주파수 및 처치 시간의 길이에 대해서 사전에 프로그래밍되어 있거나, 또는 진료의가 스위치(51a)를 이용해서 환자를 위하여 상기 소망의 목표 주파수를 선택하고 또한 스위치(51b)를 이용해서 처치 시간 길이를 선택한다. 외부 전력 발전기(50)는 변환기(30a), (30b), (30c), (30d)에 소망의 출력 전력을 공급하여, 소망의 주파수에서 뼈 및/또는 공기 전도에 의해서 상악골로부터 부비동으로 그리고 궁극적으로는 두개저로 진동 및/또는 음파 에너지를 방사시키고, 여기서 뇌의 치밀하게 감긴 구조체, 예컨대, 접형동에 대해서 후부 및 측부에 놓인 해마는 CSF 청소를 원조하여 CSF 국소 정체를 예방한다.
CSF 정체 예방 시스템(10)는 복수개의 변환기(30a), (30b), (30c), (30d)를 포함하는 것으로 설명되고 예시되었지만, 해당 시스템(10)은 최소한 한개의 변환기를 필요로 하고, 환자에게 전달될 소망의 진동 에너지를 생성할 변환기는 임의의 개수가 이용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
CSF 정체 예방 시스템(100)의 다른 실시형태가 도 3에 예시되어 있다. CSF 정체 예방 시스템(100)은 도 1에 예시된 것과 유사하지만, CSF 정체 예방 시스템(100)는 바람직하게는 중공의 긴 손잡이(125) 내에 내장된 외부 전력 발전기(50)의 논리 회로를 지닌다.
CSF 정체 예방 시스템(100)은 바람직하게는 전술한 CSF 정체 예방 시스템(10)의 마우스피스(20), 대체로 U자형 유로(22), 기저부(22a), 직립벽(22b), (22c) 및 하나 이상의 변환기(30a), (30b), (30c), (30d)와 마찬가지인 마우스피스(120), 대체로 U자형 유로(122), 기저부(122a), 직립벽(122b), (122c) 및 하나 이상의 변환기(130a), (130b), (130c), (130d)를 포함한다.
손잡이(125)는 바람직하게는 강성 혹은 반강성(semirigid) 재료로 구성되어 있다. 하나 이상의 배터리(140), 바람직하게는 재충전가능한 배터리(즉, 2차 전지)는 손잡이(125) 내에 위치되어 있다. 프로세서 혹은 마이크로프로세서(152)는 출력 드라이버 혹은 증폭기(154)에 의해 소망의 전력 레벨로 증폭되어 변환기(130a), (130b), (130c), (130d)에 부여되는 제어 신호를 생성하기 위하여 배터리(들)(140)에 전기적으로 접속되어 있다. 프로세서(152)는 변환기들로부터 수신된 피드백 신호에 의거해서 목표 주파수로 변환기(130a), (130b), (130c), (130d)를 역학적으로 조율할 수 있다. 대안적으로, 상기 장치는 변환기(130a), (130b), (130c), (130d)에 부여되는 전력 레벨을 조정 및/또는 조절하기 위한 가변-제어 발진기를 포함할 수 있다.
CSF 정체 예방 시스템(100)은 CSF 정체 예방 시스템(10)에 관하여 위에서 설명된 것과 유사한 방식으로 작동된다. 또한, CSF 정체 예방 시스템(100)은 복수개의 변환기(130a), (130b), (130c), (130d)를 포함하는 것으로 설명되고 예시되었지만, 해당 시스템(100)은 최소한 1개의 변환기를 필요로 하고, 환자에게 전달될 소망의 진동 에너지를 생성하는 변환기는 임의의 개수를 이용할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
CSF 정체 예방 시스템(200)의 다른 실시형태가 도 4에 예시되어 있다. 이 실시형태는 무치아 환자에 대해서 특별히 유리할 수 있다. CSF 정체 예방 시스템(200)은 바람직하게는 잇몸 조직(265) 아래의 상악골 혹은 위턱뼈(260) 속으로 외과 수술적으로 삽입된 임플란트(230)를 포함한다. 이 임플란트(230)는 바람직하게는 헤드부(232), 말단부(234), 및 이 헤드부와 말단부 사이에 있는 나사산 부분(236)을 포함한다. 나사산 부분(236)은, 뼈(260)와의 골유착을 용이하게 하기 위하여, 이들로 제한되지는 않지만, 산에 의해 에칭되거나 모래 분사된 면 등을 비롯한 특정 면을 지닐 수 있고, 또한, 골 천자(bone tap)에 대한 필요성 없이도 임플란트(230)의 뼈(260) 속으로 삽입을 허용하는 증분식 커팅 에지를 지닌 셀프-탭핑 영역(self-tapping region)을 포함할 수 있다. 임플란트(230)는, 예를 들어, 티탄, 탄탈, 코발트, 크롬, 스테인레스강 혹은 이들의 합금으로 제작될 수 있다.
임플란트(230)의 헤드부(232)는 바람직하게는 임플란트(230)에 변환기(210)의 부착을 용이하게 할 나사산 형성된 공동부(threaded cavity)(232a)를 포함한다. 변환기(210)는, 공진 방식 초음파, 음파 혹은 초음속 변환기 등과 같이, 전기 에너지를 진동 및/또는 음파 에너지로 변환시키는데 적합한 종류의 변환기이면 어느 것이라도 가능하다. 이들 변환기는, 예를 들어, 발진 소자로서 작용하는 압전 재료(예컨대, 납-지르코늄-티탄 복합 산화물(PdZrTi 혹은 PZT) 또는 티탄산 바륨 (BaTiO3))의 얇은 웨이퍼에 전자 발진기의 출력을 인가함으로써 고강도파 혹은 에너지를 생성한다.
변환기(210)는 임플란트(230)의 공동부(232a) 내에 형성된 대응하는 나사산과 해제가능하게 결합되고 해당 공동부 내에 수용되는 나사산 형성부(220)를 그의 일단부에 포함한다. 대안적으로, 변환기(210)는 임플란트(230)의 헤드부(232)로부터 뻗은 나사산 형성된 지대치(abutment) 혹은 지대주(post)와 해제가능하게 결합되는 나사산 형성된 공동부를 지닐 수 있다. 기타 종래의 기술도 변환기(210)를 임플란트(230)에 해제가능하게 부착하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 종래의 지대치 혹은 지대주는 임플란트(230)와 일체로 혹은 해당 임플란트에 부착될 수 있고, 변환기(210)는 임플란트(230)로부터 연장된 지대치 혹은 지대주에 해제가능하게 부착될 수 있다.
변환기(210)는 절연 배선 혹은 케이블(240)을 통해서 외부 전력 발전기(250)에 전기적으로 접속된다. 외부 전력 발전기(250)는 전력을 제공하고, 하나 이상의 변환기(210)를 제어하기 위한 신호를 제공한다. 외부 전력 발전기(250)는 통상의 전원, 예를 들어, 통상의 AC 전력, 배터리 혹은 태양력에 의해 작동되거나, 혹은 110볼트 혹은 220볼트 전력의 어느 것에 의해서도 통전될 수 있다. 전력 발전기(250)의 출력은 바람직하게는 대략 10 ㎑ 내지 대략 300 ㎒ 이상의 범위 내이다. 바람직한 실시형태에서, 전력 발전기(250)의 출력은, 특정 환자에 대해서 최적 목표 주파수를 달성하기 위하여, 예를 들어, 가변 제어된 발진기에 접속된 주파수 조정 스위치(251a)를 통해서 조정될 수 있고, 처치 시간은 변환기(210)에의 전력이 끊어지거나 그렇지 않으면 중지된 시간 후에, 타이머(251b)를 통해서 선택될 수 있다.
도 2에 예시된 실시형태와 마찬가지로, 외부 전력 발전기(250)는 바람직하게는 출력 드라이버 혹은 증폭기에 의해 소정의 전력 레벨로 증폭되어 변환기(210) 상의 배선 혹은 케이블(240)을 통해서 부여되는 제어 신호를 생성하기 위한 프로세서 혹은 마이크로프로세서를 포함한다. 프로세서는 변환기로부터 수신된 피드백 신호에 의거해서 목표 주파수로 변환기(210)를 역학적으로 조율할 수 있다.
CSF 정체 예방 시스템(200)의 동작은 이하에 설명된다. 임플란트(230)가 환자의 상악골 혹은 턱뼈(260)에 이식된 후, 변환기(210)는, 예를 들어, 해당 변환기(210)의 나사산 형성 단부(220)를 해당 임플란트 내에 형성된 나사산 형성된 공동부(232a) 내에 삽입함으로써 해당 임플란트(230)에 해제가능하게 접속될 수 있다. CSF 정체 예방 시스템(200)은 소망의 목표 주파수 및 처치 시간의 길이에 대해서 사전에 프로그래밍되어 있거나, 또는 진료의가 스위치(251a)를 이용해서 환자를 위하여 상기 소망의 목표 주파수를 선택하고 또한 스위치(251b)를 이용해서 처치 시간 길이를 선택할 수 있다. 전력 발전기(250)는 변환기(210)에 소망의 출력 전력을 공급하여, 소망의 주파수에서 임플란트(230)를 통해서 상악골 뼈(260) 속으로 진동 에너지를 방사시킨다. 이 진동 에너지는 뼈 및/또는 공기 전도에 의해서 상악골로부터 부비동으로 그리고 궁극적으로는 두개저로 방사되고, 여기서 뇌에 치밀하게 감긴 구조체, 예컨대, 접형동에 대해서 후부 및 측부에 놓인 해마가 CSF 청소를 원조하여 CSF 국소 정체를 예방한다.
CSF 정체 예방 시스템(200)은 단일의 변환기(210)를 포함하는 것처럼 위에서 설명되었지만, 해당 변환기(210)는 적층된 혹은 다르게는 내부에 내장된 다수의 변환기를 포함할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
CSF 정체 예방 시스템(300)의 다른 실시형태가 도 5에 예시되어 있다. 해당 CSF 정체 예방 시스템(300)은 봉에 혹은 해당 봉의 단부 부근에 위치된 변환기(320)를 지닌 해당 봉(310)을 포함한다. 봉(310)은 바람직하게는 강성 혹은 반강성, 생체적합성 재료, 예컨대, 가소성 혹은 열가소성 재료로 제작되어 있다.
변환기(320)는 봉(310)의 단부에 혹은 봉(310) 내의 공동부(도시 생략) 내에 장착될 수 있다. 단일의 변환기(320)가 도 5에 예시되어 있지만, 해당 변환기(320)는 적층된 혹은 다르게는 봉(31) 상에 혹은 해당 봉 내에 내장된 다수의 변환기로 구성되어 있을 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 변환기(320)는 전기 에너지를 공진형 초음파, 음파 혹은 초음속 변환기 등과 같은 기계적/진동 에너지로 변환시키는데 적합한 변환기의 유형이면 어느 것이라도 가능하다. 이들 변환기는, 예를 들어, 발진 소자로서 작용하는 압전 재료(예컨대, 납-지르코늄-티탄 복합 산화물(PdZrTi 혹은 PZT) 또는 티탄산 바륨 (BaTiO3))의 얇은 웨이퍼에 전자 발진기의 출력을 인가함으로써 고강도파 혹은 에너지를 생성한다.
변환기(320)가 봉(310)의 단부에 장착될 경우, 바람직하게는, 변환기를 밀봉하여 전기적으로 절연시키고 환자의 치아, 잇몸 혹은 기타 조직에 변환기를 적용하기 위한 평활한 표면을 제공하는, 예를 들어 테플론 등과 같은 보호성의 생체적합성 코팅으로 피복되어 있을 필요가 있다. 대안적으로, 변환기(320)가 봉(310) 내의 공동부 내에 위치되어 있다면, 해당 변환기(320)가 위치되는 봉의 단부는 바람직하게는 환자의 치아, 잇몸 혹은 기타 조직에 해당 봉의 단부를 적용하기 위한 편안한 면을 제공하도록 평활화게 되어 있을 필요가 있다. 상기 봉의 단부에는, 또한 환자의 치아, 잇몸 혹은 기타 조직에 해당 봉의 단부를 적용하기 위한 편안한 면을 제공하기 위하여 보호성의 생체적합성 면 혹은 코팅이 형성되어 있을 수 있다.
변환기(320)는 절연 배선 혹은 케이블(340)을 통해서 외부 전력 발전기(350)에 전기적으로 접속된다. 외부 전력 발전기(350)는 전력을 제공하고, 하나 이상의 변환기(320)를 제어하기 위한 신호를 제공한다. 외부 전력 발전기(350)는 통상의 전원, 예를 들어, 통상의 AC 전력, 배터리 혹은 태양력에 의해 작동되거나, 혹은 110볼트 혹은 220볼트 전력의 어느 것에 의해서도 통전될 수 있다. 전력 발전기(350)의 출력은 바람직하게는 대략 10 ㎑ 내지 대략 300 ㎒ 이상의 범위 내이다. 바람직한 실시형태에서, 전력 발전기(350)의 출력은, 특정 환자에 대해서 최적 목표 주파수를 달성하기 위하여, 예를 들어, 가변 제어된 발진기에 접속된 주파수 조정 스위치(351a)를 통해서 조정될 수 있고, 처치 시간은 변환기(320)에의 전력이 끊어지거나 그렇지 않으면 중지된 시간 후에, 타이머(351b)를 통해서 선택될 수 있다.
도 2에 예시된 실시형태와 마찬가지로, 외부 전력 발전기(350)는 바람직하게는 출력 드라이버 혹은 증폭기에 의해 소정의 전력 레벨로 증폭되어 변환기(320) 상의 배선이나 케이블(340)을 통해서 부여되는 제어 신호를 발생하도록 프로세서 혹은 마이크로프로세서를 포함한다. 프로세서는 변환기로부터 수신된 피드백 신호에 의거해서 목표 주파수로 변환기(320)를 역학적으로 조율할 수 있다.
CSF 정체 예방 시스템(300)의 동작은 이하에 설명한다. CSF 정체 예방 시스템(300)은 소망의 목표 주파수 및 처치 시간의 길이에 대해서 사전에 프로그래밍되어 있거나, 또는 진료의가 스위치(351a)를 이용해서 환자를 위하여 상기 소망의 목표 주파수를 선택하고 또한 스위치(351b)를 이용해서 처치 시간 길이를 선택할 수 있다. 전력 발전기(350)는 변환기(320)에 소망의 출력 전력을 공급하여, 소망의 주파수에서 진동 에너지를 방사시킨다. 변환기(320)가 위치되는 봉(310)의 단부는 바람직하게는 환자의 상악 치아 혹은 잇몸에 대해서 구강 내에 (또는 상악 치아, 잇몸 혹은 광대뼈 부근에 있는 환자 안면 상의 피부에 대해서 외부에) 배치되고, 변환기(320)로부터의 진동 및/또는 음파 에너지는 뼈 및/또는 공기 전도에 의해서 상악골로부터 부비동으로 그리고 궁극적으로 두개저로 방사되고, 여기서 뇌의 치밀하게 감긴 구조체, 예컨대, 접형동에 대해서 후부 및 측부에 놓인 해마는 CSF 청소를 원조하여 CSF 국소 정체를 예방한다.
CSF 정체 예방 시스템(400)의 다른 실시형태가 도 6에 예시되어 있다. CSF 정체 예방 시스템(400)은 도 5에 예시된 것과 유사하지만, 해당 CSF 정체 예방 시스템(400)은 바람직하게는 봉(410) 내에 내장된 외부 전력 발전기(350)의 논리 회로를 구비한다. 봉(410)은 바람직하게는 중공이며, 해당 봉(410) 상에 혹은 해당 봉의 단부 부근에 장착된 하나 이상의 변환기(420)를 구비한다. 변환기(420)는 이전의 실시형태에서 기술된 변환기(320)와 유사하다.
도 5에 예시된 봉(310)과 함께, 변환기(420)는 해당 변환기를 밀봉하여 전기적으로 절연시키고 환자의 치아, 잇몸 혹은 기타 조직에 변환기를 적용하기 위한 평활한 표면을 제공하는, 예를 들어, 테플론 등과 같은 보호성의 생체적합성 코팅으로 피복되어 있을 수 있다. 대안적으로, 변환기(420)가 봉(410) 내부에 위치되어 있다면, 해당 변환기(420)가 위치되는 봉의 단부는 바람직하게는 환자의 치아, 잇몸 혹은 기타 조직에 해당 봉의 단부를 적용하기 위한 편안한 면을 제공하도록 평활화게 되어 있을 필요가 있다. 상기 봉의 단부에는, 또한 환자의 치아, 잇몸 혹은 기타 조직에 해당 봉의 단부를 적용하기 위한 편안한 면을 제공하기 위하여 보호성의 생체적합성 면 혹은 코팅이 형성되어 있을 수 있다.
하나 이상의 배터리(430), 바람직하게는 재충전가능한 배터리가 봉(410) 내에 위치되어 있다. 프로세서 혹은 마이크로프로세서(440)는 출력 드라이버 혹은 증폭기(450)에 의해 소정의 전력 레벨로 증폭되어 변환기(420) 상에 부여되는 제어 신호를 발생하도록 배터리(들)(430)에 전기적으로 접속된다. 프로세서(440)는 변환기로부터 수신된 피드백 신호에 의거해서 목표 주파수로 해당 변환기(420)를 역학적으로 조율할 수 있다. 대안적으로, 상기 CSF 정체 예방 시스템(400)은 변환기(420)에 부여되는 전력 레벨을 조정 및/또는 조절하기 위한 가변-제어 발진기를 포함할 수 있다.
CSF 정체 예방 시스템(400)은 도 5에 도시된 CSF 정체 예방 시스템(300)에 관하여 위에서 설명된 것과 유사한 방식으로 작동된다.
전술한 구강내 및 외부 장치는 진동 및/또는 음파 에너지를 생성하여 뼈 및/또는 공기 전도에 의해서 상악골로부터 부비동으로 그리고 궁극적으로는 두개저로 전달하기 위한 예시적인 바람직한 실시형태이며, 여기서 뇌의 치밀하게 감긴 구조체, 예컨대, 접형동에 대해서 후부 및 측부에 놓이는 해마가 CSF 청소를 원조하여 CSF 국소 정체를 예방한다. 이들 장치는 뇌의 주된 해부학적 개소 내에서 CSF의 국소 정체를 예방하는 것을 원조할 것이며, 또한 AD에 대한 예방 대책으로서 역할하고/하거나 그의 진행을 늦출 수 있다.
전술한 구강내 및 외부 장치는 CSF 청소를 더욱 원조하여 CSF 국소 정체를 예방하기 위하여 기대있거나 누워 있는 자세로 있는 환자에게 이용될 수 있다.
음파 에너지를 방사하는 기타 장치도 에너지를 골 전도에 의해서 두개저까지 전달하고 뇌의 주된 해부학적 개소 내에서 CSF의 국소 정체를 예방하는데 이용될 수 있고, 또한 AD에 대한 예방 대책으로서 역할하고/하거나 그의 진행을 늦출 수 있다는 것이 이해된다. 예를 들어, 음파 에너지를 방출하는 스피커 혹은 기타 유형의 변환기에 의해 발생된 음파 에너지는 이들 결과를 달성하는데 이용될 수 있다.
또, 본 명세서에 개시된 장치는 또한 척수강내 및 정맥내 약물, 화합물, 이식된 세포 및 조직, 그리고 CSF 내의 유전자조작된 세포를 분배 및 분산시키는데 원조할 수 있다. 마찬가지로, 본 명세서에 개시된 장치는 CSF 내로 혹은 CSF로부터 분자, 이온 및 단백질의 전달과 관련된 임상적이고도 과학적인 연구에 원조할 수 있다.
하나 이상의 바람직한 실시형태를 참조하여 본 발명의 원리를 설명하고 예시하였지만, 바람직한 실시형태(들)는 본 명세서에 개시된 원리로부터 벗어나는 일없이 그 구성이나 상세가 변경될 수 있고 또한 본 발명은 본 명세서에 개시된 주제의 정신이나 범위 내에 들어가는 한 그러한 모든 변형이나 변화를 포함하는 것으로 해석하도록 의도되어 있는 것은 명확하다.

Claims (40)

  1. 환자의 뇌 속에서 뇌척수액의 국소 정체를 치료, 억제 혹은 개선하는 방법으로서,
    환자의 상악골(maxilla)에 진동 혹은 음파 에너지를 투여하는 단계를 포함하되, 상기 에너지는 뇌척수액의 청소(clearance)를 원조하여 뇌 속의 뇌척수액의 국소 정체를 억제시키기 위해서 환자의 부비동을 통하여 환자의 두개저(base of skull)까지 방사되기에 충분한 것인, 뇌척수액의 국소 정체의 치료, 억제 혹은 개선 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 진동 혹은 음파 에너지는 전원에 조작가능하게 접속된 하나 이상의 변환기를 개재해서 상기 상악골에 투여되는 것인, 뇌척수액의 국소 정체의 치료, 억제 혹은 개선 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 하나 이상의 변환기는 상기 환자의 하나 이상의 상악 치아에 에너지를 방사하는 것인, 뇌척수액의 국소 정체의 치료, 억제 혹은 개선 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 환자의 상악 치아 혹은 위턱뼈에 대해서 마우스피스(mouthpiece)를 삽입하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 하나 이상의 변환기는 상기 마우스피스 상에 배치되어 진동 혹은 음파 에너지를 상기 환자의 상악 치아 혹은 위턱뼈로 유도시키는(direct) 것인, 뇌척수액의 국소 정체의 치료, 억제 혹은 개선 방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기 하나 이상의 변환기는 초음파 변환기(ultrasonic transducer)인 것인, 뇌척수액의 국소 정체의 치료, 억제 혹은 개선 방법.
  6. 제2항에 있어서, 상기 하나 이상의 변환기는 음파 변환기(sonic transducer)인 것인, 뇌척수액의 국소 정체의 치료, 억제 혹은 개선 방법.
  7. 제2항에 있어서, 상기 하나 이상의 변환기는 초음속 변환기(supersonic transducer)인 것인 뇌척수액의 국소 정체의 치료, 억제 혹은 개선 방법.
  8. 제2항에 있어서, 상기 변환기는 상기 환자의 상악골 내에 배치된 임플란트(implant)에 해제가능하게 접속된 것인, 뇌척수액의 국소 정체의 치료, 억제 혹은 개선 방법.
  9. 제2항에 있어서, 상기 환자의 상악 치아, 잇몸 혹은 조직에 봉(wand)을 접촉시키는 단계를 추가로 포함하고, 상기 하나 이상의 변환기는 진동 혹은 음파 에너지를 상기 환자의 상악 치아, 잇몸 혹은 조직으로 유도시키는 것인, 뇌척수액의 국소 정체의 치료, 억제 혹은 개선 방법.
  10. 환자의 알츠하이머병을 치료, 억제 혹은 개선시키는 방법으로서,
    환자의 상악골에 진동 혹은 음파 에너지를 투여하는 단계를 포함하되, 상기 에너지는 뇌척수액의 청소를 원조하여 뇌 속의 뇌척수액의 국소 정체를 억제시키기 위해서 환자의 부비동을 통하여 환자의 두개저까지 방사되기에 충분한 것인, 알츠하이머병의 치료, 억제 혹은 개선 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 진동 혹은 음파 에너지는 전원에 조작가능하게 접속된 하나 이상의 변환기를 개재해서 상기 상악골에 투여되는 것인, 알츠하이머병의 치료, 억제 혹은 개선 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 하나 이상의 변환기는 상기 환자의 하나 이상의 상악 치아에 에너지를 방사하는 것인, 알츠하이머병의 치료, 억제 혹은 개선 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 환자의 상악 치아 혹은 위턱뼈에 대해서 마우스피스를 삽입하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 하나 이상의 변환기는 상기 마우스피스 상에 배치되어 진동 혹은 음파 에너지를 상기 환자의 상악 치아 혹은 위턱뼈로 유도시키는 것인, 알츠하이머병의 치료, 억제 혹은 개선 방법.
  14. 제11항에 있어서, 상기 하나 이상의 변환기는 초음파 변환기인 것인, 알츠하이머병의 치료, 억제 혹은 개선 방법.
  15. 제11항에 있어서, 상기 하나 이상의 변환기는 음파 변환기인 것인, 알츠하이머병의 치료, 억제 혹은 개선 방법.
  16. 제11항에 있어서, 상기 하나 이상의 변환기는 초음속 변환기인 것인, 알츠하이머병의 치료, 억제 혹은 개선 방법.
  17. 제11항에 있어서, 상기 변환기는 상기 환자의 상악골 내에 배치된 임플란트에 해제가능하게 접속된 것인, 알츠하이머병의 치료, 억제 혹은 개선 방법.
  18. 제11항에 있어서, 상기 환자의 상악 치아, 잇몸 혹은 조직에 봉을 접촉시키는 단계를 추가로 포함하고, 상기 하나 이상의 변환기는 진동 혹은 음파 에너지를 상기 환자의 상악 치아, 잇몸 혹은 조직으로 유도시키는 것인, 알츠하이머병의 치료, 억제 혹은 개선 방법.
  19. 환자의 뇌 속에서 뇌척수액의 국소 정체를 치료, 억제 혹은 개선하는 시스템으로서,
    환자의 상악골에 진동 혹은 음파 에너지를 방사하기 위하여 전원에 조작가능하게 접속된 하나 이상의 변환기를 포함하되, 상기 에너지는 뇌척수액의 청소를 원조하여 뇌 속의 뇌척수액의 국소 정체를 억제시키기 위해서 환자의 부비동을 통하여 환자의 두개저까지 방사되기에 충분한 것인, 뇌척수액의 국소 정체의 치료, 억제 혹은 개선 시스템.
  20. 제19항에 있어서, 상기 하나 이상의 변환기에 조작가능하게 접속되어 목적으로 하는 주파수에서 해당 하나 이상의 변환기에 전력을 공급하는 전력 발전기를 추가로 포함하는, 뇌척수액의 국소 정체의 치료, 억제 혹은 개선 시스템.
  21. 제19항에 있어서, 상기 하나 이상의 변환기는 초음파 변환기인 것인, 뇌척수액의 국소 정체의 치료, 억제 혹은 개선 시스템.
  22. 제19항에 있어서, 상기 하나 이상의 변환기는 음파 변환기인 것인, 뇌척수액의 국소 정체의 치료, 억제 혹은 개선 시스템.
  23. 제19항에 있어서, 상기 하나 이상의 변환기는 초음속 변환기인 것인, 뇌척수액의 국소 정체의 치료, 억제 혹은 개선 시스템.
  24. 제20항에 있어서, 상기 환자의 상악 치아 혹은 위턱뼈를 수용하기 위한 홈부(groove)를 지닌 마우스피스를 추가로 포함하고, 상기 하나 이상의 변환기는 상기 마우스피스 상에 배치되어 진동 혹은 음파 에너지를 상기 환자의 상악 치아 혹은 위턱뼈로 유도시키는 것인, 뇌척수액의 국소 정체의 치료, 억제 혹은 개선 시스템.
  25. 제21항에 있어서, 상기 마우스피스에 접속된 손잡이(handle)를 추가로 포함하고, 상기 전력 발전기는 해당 손잡이 내에 배치되어 있는 것인, 뇌척수액의 국소 정체의 치료, 억제 혹은 개선 시스템.
  26. 제20항에 있어서, 상기 환자의 상악골 내에 삽입하기 위한 임플란트를 추가로 포함하고, 상기 변환기는 상기 임플란트를 통해서 상기 상악골로 진동 혹은 음파 에너지를 유도시키기 위하여 상기 임플란트에 해제가능하게 접속되어 있는 것인, 뇌척수액의 국소 정체의 치료, 억제 혹은 개선 시스템.
  27. 제26항에 있어서, 상기 변환기를 상기 임플란트에 해제가능하게 접속하기 위한 수단을 추가로 포함하는, 뇌척수액의 국소 정체의 치료, 억제 혹은 개선 시스템.
  28. 제20항에 있어서, 상기 하나 이상의 변환기가 내부에 배치되어 있는 봉을 추가로 포함하고, 상기 하나 이상의 변환기는 상기 봉이 환자의 상악 치아, 잇몸 혹은 조직과 접촉할 때 해당 환자의 상악 치아, 잇몸 혹은 조직으로 진동 혹은 음파 에너지를 유도시키는 것인, 뇌척수액의 국소 정체의 치료, 억제 혹은 개선 시스템.
  29. 제28항에 있어서, 상기 전력 발전기는 상기 봉 내에 배치되어 있는 것인, 뇌척수액의 국소 정체의 치료, 억제 혹은 개선 시스템.
  30. 환자의 알츠하이머병을 치료, 억제 혹은 개선하는 시스템으로서,
    환자의 상악골에 진동 혹은 음파 에너지를 방사하기 위하여 전원에 조작가능하게 접속된 하나 이상의 변환기를 포함하되, 상기 에너지는 뇌척수액의 청소를 원조하여 뇌 속의 뇌척수액의 국소 정체를 억제시키기 위해서 환자의 부비동을 통하여 환자의 두개저까지 방사되기에 충분한 것인, 알츠하이머병의 치료, 억제 혹은 개선 시스템.
  31. 제30항에 있어서, 상기 하나 이상의 변환기에 조작가능하게 접속되어 목적으로 하는 주파수에서 해당 하나 이상의 변환기에 전력을 공급하는 전력 발전기를 추가로 포함하는, 알츠하이머병의 치료, 억제 혹은 개선 시스템.
  32. 제30항에 있어서, 상기 하나 이상의 변환기는 초음파 변환기인 것인, 알츠하이머병의 치료, 억제 혹은 개선 시스템.
  33. 제30항에 있어서, 상기 하나 이상의 변환기는 음파 변환기인 것인, 알츠하이머병의 치료, 억제 혹은 개선 시스템.
  34. 제30항에 있어서, 상기 하나 이상의 변환기는 초음속 변환기인 것인, 알츠하이머병의 치료, 억제 혹은 개선 시스템.
  35. 제31항에 있어서, 상기 환자의 상악 치아 혹은 위턱뼈를 수용하기 위한 홈부를 지닌 마우스피스를 추가로 포함하고, 상기 하나 이상의 변환기는 상기 마우스피스 상에 배치되어 진동 혹은 음파 에너지를 상기 환자의 상악 치아 혹은 위턱뼈로 유도시키는 것인, 알츠하이머병의 치료, 억제 혹은 개선 시스템.
  36. 제35항에 있어서, 상기 마우스피스에 접속된 손잡이를 추가로 포함하고, 상기 전력 발전기는 해당 손잡이 내에 배치되어 있는 것인, 알츠하이머병의 치료, 억제 혹은 개선 시스템.
  37. 제31항에 있어서, 상기 환자의 상악골 내에 삽입하기 위한 임플란트를 추가로 포함하고, 상기 변환기는 상기 임플란트를 통해서 상기 상악골로 진동 혹은 음파 에너지를 유도시키기 위하여 상기 임플란트에 해제가능하게 접속되어 있는 것인, 알츠하이머병의 치료, 억제 혹은 개선 시스템.
  38. 제37항에 있어서, 상기 변환기를 상기 임플란트에 해제가능하게 접속하기 위한 수단을 추가로 포함하는, 알츠하이머병의 치료, 억제 혹은 개선 시스템.
  39. 제31항에 있어서, 상기 하나 이상의 변환기가 내부에 배치되어 있는 봉을 추가로 포함하고, 상기 하나 이상의 변환기는 해당 봉이 환자의 상악 치아, 잇몸 혹은 조직과 접촉할 때 해당 환자의 상악 치아, 잇몸 혹은 조직으로 진동 혹은 음파 에너지를 유도시키는 것인, 알츠하이머병의 치료, 억제 혹은 개선 시스템.
  40. 제39항에 있어서, 상기 전력 발전기는 상기 봉 내에 배치되어 있는 것인, 알츠하이머병의 치료, 억제 혹은 개선 시스템.
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