KR20110021730A - 유도 링크를 가진 이식기의 도전성 코팅 - Google Patents

Abstract

이식용 장치는 외부 전송 코일로부터 경피성 코일 신호를 수신하는 피이식 코일을 포함한다. 코일 하우징은 상기 코일을 내장하고, 비도전성 표면을 가진다. 도전성 코팅은 상기 하우징 표면의 적어도 일부를 덮고, 상기 코일 신호와의 상호 작용을 최소화하는 비차단 패턴을 형성한다.

Description

유도 링크를 가진 이식기의 도전성 코팅 {CONDUCTIVE COATING OF IMPLANTS WITH INDUCTIVE LINK}

본 발명은 의료용 이식기에 관한 것이며, 보다 구체적으로 상기 장치의 표면 코팅에 관한 것이다.

인공 와우(Cochlear Implants(CI's))와 같은 몇몇 이식용 장치는 피부를 관통해서 유도 링크(inductive link)를 통해 전기적 에너지와 데이터를 전송한다. 상기 이식용 장치는 이식된 수신 코일이 전기적으로 차단되지(shielded) 않을 것이 요구되며, 전기적으로 차단되면 신호 전송을 방해할 수 있다. 상기 이유 때문에, 이식 코일은 비금속 하우징(예를 들어 세라믹으로 만들어진)으로 캡슐화되거나(encapsulated), 전기 회로의 밀폐 캡슐 외부의 실리콘에 매설된다.

임의의 수술 과정에서와 같이, 이식 수술 중에 수술 부위의 수술 이후 감염의 몇몇 위험이 또한 존재한다. 상기 위험은 일반적으로 작고, 수술실의 위생 기준 및 수술 기술을 포함하는 몇몇 요소에 의존한다. 상기 이식 장치의 바이오 필름 성장 및 감염의 위험을 더 감소시키기 위한 한 기술적 방법은 항생 코팅(antibiotic coating)이다. 일 구체적 예시는, 은 이온이 항생(심지어 내약물성 박테리아에 대하여도)이고 또한 상기 이식된 장치 주위의 균 부패를 방지하기 때문에, 은계(silver-based) 코팅일 수 있다. 몇몇 요소(은 농도와 같은)에 따라, 상기 유도 코일 상의 은 코팅이 상기 유도 링크의 몇몇 전기적 차단을 야기할 수 있고 이로써 상기 이식 장치로의 전력 전송 및 또한 양방향의 데이터 통신에 부정적인 영향을 미친다는 점에서 문제가 발생할 수 있다. 상기 유도 링크는 심지어 상기 도전성 코팅의 높은 DC 저항이 존재하면 영향을 받을 수 있다.

또한 이식 장치는 외부 코일의 대응 외부 자석에 자기 인력(attractive magnetic force)을 인가하는 내부 자석을 상기 피이식 코일(implanted coil)의 중심부에 가질 수 있다. 몇몇 설계에서 상기 내부 자석은 내부 자석과 외부 자기 공명 영상기(MRI) 자기장 사이의 상호 작용과 이식 장치에 대한 토크(torque)와 영상 오류 및 내부 자석의 약화와 같은 부수적 잠재 위험을 방지하도록 MRI를 위해 제거 가능할 수 있다. 일반적인 과정은 MRI 검사 전에 내부 자석을 제거하거나 상기 내부 자석을 비금속 스페이스 홀더(space holder)로 교체하는 제1 수술과, 그 다음 MRI 검사 후에 내부 자석을 복귀시키는 제2 수술이다.

상기 제거 가능한 자석의 설계에 따라, 상기 내부 자석 및 상기 이식기의 주위부(예를 들어 이식 코일을 내장하는 실리콘 재료) 사이의 몇몇 불필요 공간이 존재할 수 있다. 상기 불필요 공간은 잠재적으로 치료하기 어려운 바이오 필름 형성 및 관련 감염의 위험을 증가시킬 수 있다.

현재, 상기 문제점의 몇몇을 방지하기 위한 다양한 방법은 이하를 포함한다.

● 유도 코일의 영역의 비도전성 코팅.

● 유도 링크가 부정적으로 영향받지 않는 낮은 수준으로 도전성 코팅을 유지함.

● 내부 자석에 대하여, 제거 가능한 자석을 가지지 않거나 불필요 공간을 매우 작게 유지하는 설계(기하학적)를 가짐.

본 발명의 실시예들은 외부 전송 코일로부터 경피성(transcutaneous) 코일 신호를 수신하는 피이식 코일을 포함하는 이식용 장치에 관한 것이다.

본 출원은 여기에서 참조되는 2008년 6월 3일에 출원된 미국 특허 가출원 제61/058,319호에 근거한 우선권을 주장한다.

코일 하우징은 상기 코일을 내장하고, 비도전성 표면을 가진다. 도전성 코팅은 상기 하우징 표면의 적어도 일부를 덮고, 상기 코일 신호와의 상호 작용을 최소화하는 비차단 패턴(non-shielding pattern)을 형성한다.

보다 구체적인 실시예에서, 청구항 제1항에 대하여, 상기 비차단 패턴은 웹(web), 메쉬(mesh) 및 또는 래디얼 라인(radial line) 패턴일 수 있다. 상기 도전성 코팅은 항생 코팅 및/또는 은계 코팅일 수 있다.

상기 코일 하우징은 세라믹 재료로 형성될 수 있고, 수신된 코일 신호를 처리하는 신호 처리 모듈을 더 포함할 수 있다. 실시예들은 상기 코일 하우징에 연결된 전극 리드를 더 가질 수 있고, 상기 도전성 코팅 패턴은 상기 전극 리드의 적어도 일부를 더 덮는다. 상기 이식용 장치는 인공 와우 시스템의 요소일 수 있다.

본 발명의 실시예들은 상기 피이식 자석에 인접한 일정한 위치에 외부 자석을 유지시키도록 외부 자석과 상호 작용하는 피이식 자석을 포함하는 이식용 장치를 더 포함할 수 있다. 자석 하우징은 상기 자석을 내장한다. 치료성 코팅(therapeutic coating)은 상기 치료성 코팅 주위의 치료적 이점을 제공하기 위해 상기 자석의 적어도 일부 및 상기 자석 하우징 사이에 있다.

다른 실시예에서, 상기 치료성 코팅은 구체적으로 항생 코팅일 수 있고, 상기 치료적 이점은 항생 효과를 포함할 수 있다. 상기 치료성 코팅은 은계 코팅 및/또는 콜로이드계 코팅일 수 있고, 상기 치료적 이점은 상기 치료성 코팅 주위의 바이오 필름 형성을 방지하는 것을 포함할 수 있다.

상기 피이식 자석은 제거 가능한 자석일 수 있다. 상기 자석 하우징은 세라믹 재료로 형성될 수 있고 그리고/또는 외부 전송 코일로부터 경피성 코일 신호를 수신하는 피이식 코일을 더 내장할 수 있다. 상기 자석 하우징은 상기 수신된 코일 신호를 처리하는 신호 처리 모듈을 더 내장할 수 있다. 상기 이식용 장치는 인공 와우 시스템의 요소일 수 있다.

본 발명의 실시예들은 외부 전송 코일로부터 경피성 코일 신호를 수신하는 피이식 코일을 가진 이식용 장치를 더 포함할 수 있다. 코일 하우징은 비도전성 분리 구조에 의해 나뉘는 도전성 억제 재료의 비차단 패턴에 매설된 피이식 코일을 내장하고, 상기 패턴은 상기 억제 재료와 상기 코일 신호의 상호 작용을 최소화한다.

구체적인 실시예에서, 상기 비차단 패턴은 웹, 메쉬 또는 래디얼 라인 패턴을 형성할 수 있다. 상기 억제 재료는 항생 성분 및/또는 은계 성분 및/또는 콜로이드계 성분을 포함할 수 있다. 상기 코일 하우징은 세라믹 재료로 형성될 수 있고 그리고/또는 상기 수신된 코일 신호를 처리하는 신호 처리 모듈을 더 내장할 수 있다. 상기 이식용 장치는 인공 와우 시스템의 요소일 수 있다.

● 유도적으로 결합된 경피성 링크(transcutaneous link)를 통해 방해받지 않는 데이터 및 에너지 전송.

● 와류에 의한 표면 코팅의 RF-가열의 방지(예를 들어 자기 공명 영상(MRI)의 경우 또는 일반적인 사용 중에)

○ 이는 상대적으로 많은 양의 RF전력이 상기 유도 링크를 통해 전송되는 이식된 배터리의 충전 단계 중에 특히 중요할 수 있다.

● 우수한 백-텔레메트리(back-telemetry) 데이터 전송 특성.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 패턴화된 도전성 코팅을 가진 이식용 장치를 도시한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따라 패턴화된 도전성 코팅을 가진 이식용 장치의 다른 종류를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 낮은 도전성 구조에 매설된 유도 링크 코일을 가진 이식용 장치를 도시한다.
도 4의 A 및 B는 본 발명의 일 실시예에 따라 제거 가능한 자석을 가지고 치료성 코팅을 사용하는 이식용 장치를 도시한다.
도 5의 A 및 B는 본 발명의 다른 실시예에 따라 제거 가능한 자석을 가지고 치료성 코팅을 사용하는 이식용 장치를 도시한다.

본 발명의 실시예는 기존 접근 방법에서 발생하는 다수의 문제점을 방지하는 방식으로 개발된 표면 코팅 및/또는 벌크(bulk) 재료를 사용하는 이식용 장치에 관한 것이다. 치료 표면 코팅의 구체적인 실시예가 제공할 수 있는 이점의 몇몇은 제한 없이 이하를 포함한다.

● 유도적으로 결합된 경피성 링크(transcutaneous link)를 통해 방해받지 않는 데이터 및 에너지 전송.

● 와류에 의한 표면 코팅의 RF-가열의 방지(예를 들어 자기 공명 영상(MRI)의 경우 또는 일반적인 사용 중에)

○ 이는 상대적으로 많은 양의 RF전력이 상기 유도 링크를 통해 전송되는 이식된 배터리의 충전 단계 중에 특히 중요할 수 있다.

● 우수한 백-텔레메트리(back-telemetrty) 데이터 전송 특성.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 패턴화된 도전성 코팅(101)을 가진 이식용 장치(100)를 도시한다. 상부 원형부는 외부 전송 코일로부터 경피성 코일 신호를 수신하는 피이식 코일(103)을 내장하는 코일 하우징(102)이다. 상기 코일 하우징(102)은 외부 전송 코일의 외부 자석을 상기 피이식 자석(107)에 인접한 위치의 일정한 위치에 유지시키는 내부 자석(107)을 더 포함한다.

상기 코일 하우징(102)은 비도전성 외면(104)을 가지고, 상기 외면(104)의 적어도 일부는 상기 코일 신호와의 상호작용을 최소화하는 비차단 패턴을 형성하는 도전성 코팅(101)에 의해 덮인다. 상기 도전성 코팅(101)은 상기 코일 하우징(102)의 전체 면적을 균일하게 덮지 않지만, 오히려 상기 코팅의 치료적 이점을 최대화하기 위해 코팅되지 않은 영역은 가능한 최소로 유지되는 동시에, 상기 유도 링크에 대한 부정적 영향이 가능한 최소로 되도록 작은 개별 영역으로 분리된다. 예를 들어, 상기 도전성 코팅(101)의 비차단 패턴은 도 1에 도시된 바와 같이 래디얼 라인 패턴을 형성할 수 있고, 또는 웹 패턴 또는 메쉬 패턴과 같은 몇몇 다른 패턴을 형성할 수 있다(도 2에 도시된 바와 같이). 상기 도전성 코팅(101)은 항생 코팅 및/또는 은계 코팅 및/또는 콜로이드계 코팅일 수 있다. 몇몇 실시예는 제조 공정 및 재료 특성(예를 들어 비도전성 분할 선의 최소 유효 두께)과 상기 도전성 코팅(101)의 효과에 의해 제한될 수 있다. 상기 도전성 코팅(101)에 의해 덮이지 않은 상기 코일 하우징(102)의 표면의 상대적인 양의 비율 및/또는 비도전 분할 경로의 크기는 우수한 치료 특성을 유지하기 위해 최소화되어야 한다. 언급된 치료적 항생 효과 이외에 도전성 코팅(101)의 사용에 대해 추가 이점이 존재할 수 있다. 이는 예를 들어 이하일 수 있다.

● 상기 이식용 장치(100)의 기계적 충격 보호를 향상시킴.

● 이온화 방사로부터 상기 이식용 장치(100)를 차단함.

이와 같은 고려에 대하여 상기 설명된 바와 같이 도전성 코팅(101)을 패턴화하는 것이 또한 유용할 수 있다.

상기 이식용 장치(100)는 수신된 코일 신호를 처리하는 신호 처리 모듈(105)을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 인공 와우 시스템에서, 상기 신호 처리 모듈(105)은 부착된 전극 리드(electrode lead)(106)를 통한 출력인 전극 자극 신호를 형성하는 회로를 포함하고, 상기 전극 리드(106)의 다른 단부는 목표 신경 조직에 자극 신호를 인가한다. 또한 상기 도전성 코팅(101)은 상기 코일 하우징(102) 상에 사용되는 패턴으로 또는 이 패턴 없이 상기 전극 리드(106) 및/또는 상기 신호 처리 모듈(105)의 몇몇 또는 모두를 덮을 수 있다. 예를 들어, 상대적으로 긴 전극 리드(106)로써, 상기 도전성 코팅(101)의 RF-유도 가열의 위험이 있을 수 있고, 이는 비차단(즉, 비연속적인 또는 부분적인) 패턴에 의해 완화될 수 있다. 예를 들어 전극 접지 콘택트(108)와 같은 상기 이식용 장치(100)의 몇몇 요소 상에 도전성 코팅(101)이 없을 수 있다.

도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 메쉬-패턴화된 도전성 코팅(201)을 가진 이식용 장치(200)의 다른 종류의 예시를 도시한다. 이 실시예에서, 비도전성 세라믹 재료로 만들어진 단일 이식 하우징(202)은 신호 처리 모듈(도시되지 않음) 및 내부 자석뿐만 아니라 피이식 코일(203)을 포함한다. 이 실시예에서, 상기 도전성 코팅(201)은 상기 피이식 코일(203) 및 상기 전극 리드(206) 상에 뻗어있는 패턴으로 전체 상기 이식용 장치(200)를 덮고, 상기 코팅의 나머지는 패턴화되지 않는다.

도 3은 도 1의 상기 2 부분형 장치와 유사한 이식용 장치(300)의 단면도이며, 상기 이식용 장치(300)는 코일 하우징(302) 및 개별 신호 처리 모듈(305)을 가진다. 상기 코일 하우징(302) 내부에는 외부 전송 코일로부터의 경피성 코일 신호를 수신하는 유도 링크 코일(303)이 있다. 상기 코일 하우징(302)은 외부 자석을 상기 피이식 자석에 인접한 일정한 위치에 유지시키도록 외부 자석과 상호 작용하는 피이식 자석(307)을 더 내장한다.

상기 유도 링크 코일(303)은 도전성 억제 재료(308)(예를 들어 도전성 재료로 함침된 실리콘)의 비차단 패턴으로 구성된 낮은 도전성 구조에 매설되고, 상기 도전성 억제 재료(308)는 비도전성 분리 구조(309)에 의해 나뉘고, 상기 패턴은 상기 억제 재료(308)와 상기 코일 신호의 상호작용을 최소화한다. 구체적인 상기 실시예에서, 상기 비차단 패턴은 웹, 메쉬 또는 래디얼 라인 패턴을 형성할 수 있다. 도 3에 도시된 실시예에서, 상기 비도전성 분리 구조(309)는 상기 주위 도전성 억제 재료(308)의 차단 효과를 최소화하도록 개별 링크 코일(303)을 서로로부터 분리시킨다. 상기 억제 재료(308)는 항생 성분 및/또는 은계 성분을 포함할 수 있다. 비도전성 분할 필요를 상기 유도 링크 코일(303)의 전체 단면을 가로질러 실시하는 것이 이로울 수 있다.

도 4의 A 및 B는 본 발명의 일 실시예에 따라 제거 가능한 내부 자석(407)을 가지고 치료성 코팅을 이용하는 이식용 장치(400)를 도시한다. 상기 원통형 내부 자석(407)은 대응하는 원통형 자석 하우징(402)에 내장되고, 외부 자석을 상기 피이식 자석(407)에 인접한 일정한 위치에 유지시키도록 외부 자석과 상호 작용한다. 일 구체적인 실시예에서, 상기 자석 하우징(402)은 상부에 개구를 가진 연성 실리콘 재료의 포켓의 형태이고, 상기 개구를 통해 상기 내부 자석(407)이 필요할 때 수술로 제거될 수 있다.

치료성 코팅(401)은 상기 피이식 자석(407)의 외면 및 상기 내부 자석(407)과 결합하는 상기 자석 하우징(402)의 대응하면 면을 덮는다. 상기 치료성 코팅(401)은 치료성 코팅의 주위에서 바이오 필름이 형성되는 것을 방지하고 이로써 감염을 방지하는 것과 같은 치료적 이점을 제공한다. 구체적으로, 상기 치료성 코팅(401)은 항생 코팅 및/또는 은계 코팅을 포함할 수 있다. 치료성 코팅(401)을 임의의 더미(dummy) 부분(예를 들어 MRI 중에 상기 내부 자석(407)을 대체하는 비금속 스페이스 홀더) 및/또는 대체 자석(MRI 이후에 삽입되는)에 제공하는 것이 또한 유용할 수 있다.

또한 상기 설명된 도전성 코팅에서와 같이, 상기 치료성 코팅(401)은 일정하지 않은 패턴으로 배열될 수 있다. 도 5의 A 및 B는 본 발명의 다른 실시예에 따라 다른 형상의 비원통형 제거 가능한 내부 자석(507)을 가지고 치료성 코팅(501)을 사용하는 다른 이식용 장치(500)를 도시한다. 몇몇 구체적인 실시예에서, 상기 자석 영역의 바이오 필름의 위험을 더 감소시키도록, 상기 자석과 상기 자석 하우징 사이의 불필요 공간을 물리적으로 밀봉하고 그리고/또는 상기 자석과 상기 자석 하우징 사이에 긴밀한 끼움을 제공하여, 상기 외부 코일이 제거되거나 상기 이식기에 위치할 때 상기 자석 하우징에 대해 상대적인 상기 자석의 미세 이동을 방지하는 것이 또한 유용할 수 있다.

본 발명의 다양한 예시적 실시예가 설명되었지만, 본 발명의 진정한 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명의 이점을 달성할 수 있는 다양한 변형 및 변경을 할 수 있는 것은 당업자에게 자명할 것이다.

Claims (29)

1. 외부 전송 코일로부터 경피성 코일 신호를 수신하는 피이식 코일,
   상기 코일을 내장하고 비도전성 표면을 가진 코일 하우징 및
   치료성 재료를 포함하고, 상기 코일 신호와의 상호 작용을 최소화하는 비차단 패턴을 형성하도록 상기 하우징 표면의 상당한 부분을 덮는 도전성 코팅을 포함하는 이식용 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 비차단 패턴은 웹 패턴을 형성하는 이식용 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 비차단 패턴은 메쉬 패턴을 형성하는 이식용 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 비차단 패턴은 래디얼 라인 패턴을 형성하는 이식용 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 치료성 재료는 항생 재료를 포함하는 이식용 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 도전성 코팅은 은계 코팅인 이식용 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 도전성 코팅은 콜로이드계 코팅인 이식용 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 코일 하우징은 세라믹 재료로 형성되는 이식용 장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 코일 하우징은 상기 수신된 코일 신호를 처리하는 신호 처리 모듈을 더 포함하는 이식용 장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 코일 하우징에 연결된 전극 리드를 더 포함하고,
    상기 도전성 코팅은 상기 전극 리드의 적어도 일부를 더 덮는 이식용 장치.
11. 제1항에 있어서, 상기 이식용 장치는 인공 와우 시스템의 요소인 이식용 장치.
12. 피이식 자석에 인접한 일정한 위치에 외부 자석을 유지시키도록 상기 외부 자석과 상호 작용하는 피이식 자석,
    상기 자석을 내장하는 자석 하우징 및
    치료성 코팅 주위의 치료적 이점을 제공하도록 상기 자석의 적어도 일부 및 상기 자석 하우징 사이의 치료성 코팅을 포함하는 이식용 장치.
13. 제11항에 있어서, 상기 치료성 코팅은 항생 코팅이고, 상기 치료적 이점은 항생 효과를 포함하는 이식용 장치.
14. 제11항에 있어서, 상기 치료성 코팅은 은계 코팅이고, 상기 치료적 이점은 상기 치료성 코팅 주위의 바이오 필름 형성을 방지하는 것을 포함하는 이식용 장치.
15. 제11항에 있어서, 상기 피이식 자석은 제거 가능한 자석인 이식용 장치.
16. 제11항에 있어서, 상기 자석 하우징은 세라믹 재료로 형성되는 이식용 장치.
17. 제11항에 있어서, 상기 자석 하우징은 외부 전송 코일로부터 경피성 코일 신호를 수신하는 피이식 코일을 더 내장하는 이식용 장치.
18. 제16항에 있어서, 상기 자석 하우징은 상기 수신된 코일 신호를 처리하는 신호 처리 모듈을 더 포함하는 이식용 장치.
19. 제11항에 있어서, 상기 이식용 장치는 인공 와우 시스템의 요소인 이식용 장치.
20. 외부 전송 코일로부터 경피성 코일 신호를 수신하는 피이식 코일 및
    비도전성 분리 구조에 의해 나뉘는 치료성 재료를 내장하는 도전성 코팅의 비차단 패턴에 매설된 상기 피이식 코일을 내장하는 코일 하우징을 포함하고, 상기 패턴은 상기 도전성 코팅과 상기 코일 신호의 상호작용을 최소화하는 이식용 장치.
21. 제19항에 있어서, 상기 비차단 패턴은 웹 패턴을 형성하는 이식용 장치.
22. 제19항에 있어서, 상기 비차단 패턴은 메쉬 패턴을 형성하는 이식용 장치.
23. 제19항에 있어서, 상기 비차단 패턴은 래디얼 라인 패턴을 형성하는 이식용 장치.
24. 제19항에 있어서, 상기 치료성 재료는 항생 성분을 포함하는 이식용 장치.
25. 제19항에 있어서, 상기 도전성 코팅은 은계 성분을 포함하는 이식용 장치.
26. 제19항에 있어서, 상기 도전성 코팅은 콜로이드계 성분을 포함하는 이식용 장치.
27. 제19항에 있어서, 상기 코일 하우징은 세라믹 재료로 형성되는 이식용 장치.
28. 제19항에 있어서, 상기 코일 하우징은 상기 수신된 코일 신호를 처리하는 신호 처리 모듈을 더 내장하는 이식용 장치.
29. 제19항에 있어서, 상기 이식용 장치는 인공 와우 시스템의 요소인 이식용 장치.

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