KR20110114558A - 광 조사 장치 - Google Patents

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Abstract

구멍에 완전히 삽입되고 고정되도록 개조된 하우징(1, 21, 31, 51, 61, 71)을 포함하고, 상기 하우징(1, 21, 31, 51, 61, 71) 은 LED 램프 시스템(5, 25, 35, 45, 54, 62, 72) 및 상기 LED 램프 시스템(5, 25, 35, 45, 54, 62, 72)에 전원을 공급하기 위한 전력원(41, 68, 78)을 봉입하고 있는, 광역학 치료 또는 진단을 제공하기 위한 신체의 구멍 내로 삽입하기 위한 광 조사 기구에 관한 것이며, 여기에서 상기 기구는 구멍 내에 위치하는 동안 독립적으로 작동가능하다.

Description

광 조사 장치{IRRADIATION DEVICE}
본 발명은 광역학 치료(photodynamic therapy) 또는 질병, 그것의 병변(lesion) 및 상태(condition)의 진단을 제공하기 위하여 신체의 구멍(orifice) 안으로 삽입하기 위한 광 조사 장치에 관한 것이다.
광역학 치료가 이로운 신체의 구멍의 예는 여성의 생식기관(female reproductive tract)이다. 여성의 생식기관에 영향을 미치는 질환은 아래에서 논의된다. 유사한 질환 또는 유사한 치료에 반응하는 질환이 직장(rectum), 귀(ear) 또는 코(nose)와 같은 다른 구멍에서도 일어날 수 있다.
인간 유두종바이러스(human papillomavirus; HPV)는 인간의 피부 및 점막(mucus membranes)에 감염될 수 있는 바이러스이다. 100가지 이상의 서로 다른 타입의 HPV가 확인되었다. 몇몇의 HPV 타입은 성적 활동을 통하여 전염되며, 병원성(pathogenic)이다. HPV는 미국에서 가장 흔한 성 전염성 감염인 것으로 추정된다. 전세계 수백만 명의 여자들이 그들의 일생에 한번(~70%) 젊은 여자들에게서 발병하는 20-30%의 높은 유병률(prevalence)을 가지는 HPV에 감염된다. 이 바이러스는 여성의 생식기에 감염을 유발할 수 있으며, 이로 인하여 생식기사마귀(genital warts), 이형성증(dysplasia) 및 자궁경부암(cervical cancer)과 같은 여성 생식기 질병이 발생한다.
자궁경부암은 생명을 위협하는 질병이며, 오늘날 전세계 여성들 중에서 세 번째로 가장 흔한 암이다. 과학자들은 자궁경부암의 발병과 HPV 사이에 강력한 상관관계가 있다는 것에 동의한다. 자궁경부의 지속적인 HPV 감염은 자궁경부 상피 내 종양(cervical intraepithelial neoplasia; CIN), 전암성 병변(precancerous lesion) 및 최후로는 자궁경부암(cervical cancer)을 포함하는 세포 이상(cell abnormalities)을 야기할 수 있다.
다행히도, CIN1을 포함하는 가벼운 세포 이상은 고도의 자발적 퇴행(spontaneous regression)(>60%)을 보이며, 이것은 보통 질경 검사(colposcopy)에만 의한 상태이다. 중증도 이상(moderate to severe)의 CIN(CIN2 및 CIN3)은 더욱 낮은 정도의 자발적 퇴행을 보이며, 고 위험도의 진행성(progression)을 가진다. 따라서, CIN2 및 CIN3 환자는 보통 투열(diathermia), 레이저 원추조직절제(laser conisation) 및 자궁 절제술(hysterectomy)을 포함하는 외과적 처치에 의해 원추조직이 절제된다. 효능은 약 90%이지만, 출혈(bleeding), 감염(infection), 협착(stenosis), 불임(infertility) 및 조기 진통(preterm labour)의 위험성을 증가시키는 부작용이 방해가 된다.
만일 치료되지 않는다면, 전암성 세포는 암종(carcinoma) 및 신경내분비 암종(neuroendocrine carcinoma)과 같은 더욱 심각한 형태로 진행될 것이다. 대부분의 다른 암의 형태와 같이, 자궁경부암에 대한 치료 방법은 보통 다양한 형태의 수술이지만, 말기의 자궁경부암은 방사선 치료(radiation therapy) 및 화학치료(chemotherapy)와 함께 수술로 치료된다. 자궁경부암의 가장 일반적인 화학치료는 시스플라틴(cisplatin)의 사용을 포함한다. 1년에 약 11,000명의 여성들이 자궁경부암으로 진단될 것이며, 거의 4,000명이 이 질병으로 사망할 것으로 추정된다. (5년 이상) 생존의 정도는 질병의 단계에 의존하며, 평균적으로 50% 이상이다.
광역학 치료(photodynamic therapy; PDT)는 빛과 광감작제(photosensitizer)의 조합을 사용하는 치료기기(therapeutic modality)이다. 적절한 파장으로 조명될 때, 광감작제 또는 "PDT 약물(PDT drug)"은 미토콘드리아 및 세포막을 포함하는 세포내 소기관(cellular organelles)과 상호작용하는 활성산소(oxygen radical)를 만들어내기 위하여 조직의 산소와 반응한다. 이러한 상호작용은 세포 괴사(cell necrosis) 및 아포토시스(apoptosis)(프로그램된 세포 사멸)를 야기한다. PDT는 오늘날 다양한 피부 질병을 포함하는 몇몇의 질병의 치료를 위하여 임상적으로 사용된다.
피부의 PDT에 사용하기 위한 전형적인 제품은 메트빅스®(Metvix®)(Galderma, Switzerland) 및 레불란®(Levulan®)(Dusa Pharmaceuticals Inc, Wilmington, USA)이다.
광감작제의 범위는 과학 문헌에 공지되어 있다. 이와 같은 화합물의 한 형태는 표적 세포 또는 종에 대하여 자체적으로 독성을 가지거나, 빛에 노출되었을 때 발광 특성(light emitting properties)을 가진다. 이와 같은 화합물은 상대적으로 큰 분자량을 가지며, 종종 프탈로시아닌(phthalocyanines), 염소(chlorines), 포르피린(porphyrins) 및 소랄렌(psoralens)과 같은 복합분자(complex molecules)이다. 또 하나의 더욱 임상적으로 유용한 화합물의 형태는 그 자체로 광독성(phototoxic)을 가지거나 발광성(light emitting)은 아니지만, 생체 내에서 내인성 포르피린(endogenous porphyrins)과 같은 광활성 화합물(photo-active compounds)을 형성하는 광감작제 전구체(photosensitizer precursors)이다. 이와 같은 화합물은 전형적으로 5-아미노레불린산(5-aminolevulinic acid; 5-ALA) 및 5-ALA 에스테르와 같은 5-ALA의 유도체이며, 앞으로 "전구체(precursors)"로 칭할 것이다.
현재 PDT 또는 자궁경부의 질병, 병소 또는 상태의 진단을 위하여 시중에 나와 있는 제품은 없다. 그러나, 인간 유두종 바이러스 감염의 PDT를 포함하는 자궁경부의 PDT에 관련된 임상 시험에 관한 몇몇의 과학 보고서들이 있다.
최근에 공개된 연구에서, 24명의 CIN2 또는 CIN3 또는 지속적인 CIN1 환자가 써모젤 제형(thermogel formulation)으로 5-ALA 헥실에스테르(5-ALA hexylester)의 국소 적용을 받았다(P. Soergel et al., Lasers in Surgery and Medicine 40:611-615(2008)). 상기 환자들은 100J/cm2의 높은 광량에서 레이저를 사용하여 17분간 수행되는 조명(illumination) 전에 3-5시간 동안 반듯이 드러누운 채로 있도록 권고받는다. 2-3달 뒤, 임상적 효과를 측정하고, 첫 번째 PDT에 대하여 불완전한 반응을 나타내는 환자들에게 두 번째 PDT 치료를 시도하였다. 첫 번째 치료 후 6개월째에 모든 환자들의 스코어를 측정하였고, 63%의 완전 반응률(complete response rate)을 얻었다.
이것은 환자나 산부인과 전문의 모두에게 많은 시간이 걸리는 치료임이 상기로부터 명백해진다. 상기 환자들은 제형을 적용받기 위하여 부인과 전문의를 방문하여야만 할 것이며, 그들은 그 후 3-5시간 동안 반듯이 드러누운 채로 있은 후 조명을 위하여 산부인과 전문의를 다시 방문하여야만 한다. 게다가, 첫 번째 치료에 반응하지 않은 많은 환자들은 한번 더 처치를 반복해야만 한다.
이 연구들로부터 얻은 총괄적인 결론은 HPV와 자궁경부 세포 이상을 치료하는데 있어서, PDT의 임상 치료 효능에 향상의 여지가 있다는 것이다. 더욱이, 상기 방법은 환자뿐만 아니라 병원 근무자 모두에게 많은 시간이 걸린다. 유사하게는, 여성의 생식기에 영향을 미치는 다른 질환의 치료 및 다른 구멍에 영향을 미치는 질환의 치료에 향상의 여지가 있다.
다양한 질용(vaginal use), 자궁경부 약물 운반 또는 광-관련(photo-related) 진단 또는 치료를 위한 기구를 설명하고 있는 몇몇의 특허 문서들이 있다.
US 2008/0065003은 자궁경부 부위 내로 삽입되는 조명 헤드(illumination head)를 포함하는 LED-기반의 자궁경부 PDT 기구를 개시하고 있다. LED 어레이(LED array)는 조명 헤드 내에 배치되거나 라이트 가이드(light guide)를 통하여 헤드에 연결된 핸드피스(hand piece)에 배치된다. 상기 기구는 외부 전력 공급장치에 연결되며, LED에 의해 방사된 빛은 조명 헤드 내의 구형 반사경(spherical reflector)에 의해 자궁경부 위로 향한다.
GB2370992는 자궁경부의 치료를 위한 LED PDT 기구를 개시하고 있다. 이것은 자궁경부의 입구 위에 딱 들어맞도록 질을 통하여 삽입하도록 하기 위한 모양을 한 LED 어레이를 포함하는 헤드 부분으로 구성된다. 상기 헤드 부분은 공기와 전력이 LED 어레이에 대한 외부 공기 및 전력 공급장치로부터 제공되는 할로우 스템(hollow stem)을 통하여 핸드피스에 연결된다. 상기 기구는 치료기간 동안 제자리에 고정된다.
확인할 수 있는 바와 같이, 이 기구들 모두 의사에 의한 조작을 필요로 하므로, 일반적으로 병원 또는 1차 진료기관(GP surgery)과 같은 의료 기관 내에서 사용될 것이다. 환자는 불편하며 각 치료 세션의 실제 기간을 제한하는 조명기간 동안 가만히 있어야만 한다.
게다가, 광감작제는 기구의 사용 전 자궁경부 부위에 적용되어야만 한다. 광감작제/전구체의 적용과 조명 사이에 환자가 몇 시간을 대기하는 현재의 방법이 통상적이다.
PDT는 오늘날 CIN 및 다른 자궁경부의 질병/질환의 치료를 위한 임상적으로 가치가 있는 방법이 아니다. 이는 상기에 인용된 보고서에 약술된 것과 같은 치료의 비효과적인 결과 때문이다. 따라서, 자궁경부 기관계의 치료를 위한 향상된 방법이 필요하다.
놀랍게도, 광감작제 또는 전구체와 함께 특정 기구의 사용이 자궁경부암 및 다른 자궁경부 질병, 병소 및 상태, 특히 HPV 감염에 의해 유발되는 질병, 병소 및 상태의 치료를 향상시킨다는 것이 본 발명의 발명자에 의해 발견되었다. 유사한 향상은 예를 들어, 외음부 상피내 종양(vulvar intraepithelial neoplasia; VIN) 또는 외음부 암종(vulvar carcinoma)과 같은 여성의 생식기관에 영향을 미치는 다른 질환의 광역학 치료와 관련하여 이루어질 수 있다. 또한, 유사한 향상은 인간 또는 동물의 신체의 임의의 어떤 구멍의 암성 또는 전암성 상태 또는 병소의 PDT와 관련하여 이루어질 수 있다.
본 발명은 구멍에 완전히 삽입되고 고정되도록 개조된 하우징, LED 램프 시스템 및 상기 LED 램프 시스템에 전력을 공급하기 위한 전력원을 봉입하고 있는 하우징을 포함하는, 광역학 치료 또는 진단을 제공하기 위하여 신체의 구멍 안으로 삽입하기 위한 조명 기구를 제공한다.
종래의 기구들과는 달리, 본 발명의 기구는 환자가 치료하는 동안 의료 시설에 남아있을 필요가 없다. 오히려, 상기 기구의 사용은 대개 환자가 자유롭게 떠난 후 의료 시설에 단 한 번의 방문만을 수반할 것이다. 장기적으로 지속되는 치료가 환자가 정상적인 일과를 계속 유지하는 동안 일어날 수 있다.
도 1A 및 1B는 광 조사 기구의 첫번째로 바람직한 구현의 투시도 및 단면도를 각각 나타낸 것이다.
도 2A 및 2B는 광 조사 기구의 두번째로 바람직한 구현의 투시도 및 단면도를 각각 나타낸 것이다.
도 3A 및 3B는 세번째로 바람직한 구현의 투시도 및 단면도를 각각 나타낸 것이다.
도 4는 바람직한 구현의 광 조사 기구에 사용하기 위한 컨트롤 서킷의 계통도를 나타낸 것이다.
도 5A 및 5B는 광 조사 기구의 네번째로 바람직한 구현의 평행 투시도 및 단면도를 나타낸 것이다.
도 6A, 6B, 6C 및 6D는 광 조사 기구의 다섯번째로 바람직한 구현의 투시도, 측면도, 단면도(end elevation and cross-section view)를 나타낸 것이다.
도 7A, 7B ,7C 및 7D는 광 조사 기구의 다섯번째로 바람직한 구현의 투시도, 측면도, 단면도를 나타낸 것이다.
일 양상에 따라서, 본 발명은 광역학 치료 또는 진단을 제공하기 위하여 신체의 구멍 안으로 삽입하기 위한 조명 기구를 제공하며, 상기 기구는 구멍에 완전히 삽입되고 고정되도록 개조된 하우징, LED 램프 시스템 및 상기 LED 램프 시스템에 전력을 공급하기 위한 전력원을 봉입하고 있는 하우징을 포함하며, 여기에서 상기 기구는 구멍에 위치하는 동안 독립적으로 작동한다.
종래의 기구들과는 달리, 본 발명의 기구는 환자가 치료하는 동안 의료 시설에 남아있을 필요가 없다. 오히려, 상기 기구의 사용은 대개 환자가 자유롭게 떠난 후 의료 시설에 단 한 번의 방문만을 수반할 것이다. 장기적으로 지속되는 치료가 환자가 정상적인 일과를 계속 유지하는 동안 일어날 수 있다.
이는 상기 기구가 구멍에 완전히 삽입되고 고정되도록 개조되고, 작동하는 동안 외부 전력 공급장치 또는 광원에 연결될 필요가 없기 때문이다. "독립적으로 작동가능(independently operable)"한 것에 의하여, 상기 기구가 임의의 외부 기구와의 연결을 수반하지 않는 PDT를 위한 조명을 제공할 수 있다는 것을 의미한다. 그리고, 상기 기구는 완전히 독립적(self-contained)으로 되어 있고, 광역학 치료에 필요한 광원과 전력공급 장치(power supply) 모두를 포함하는 유닛을 포함하는 봉입된 유닛을 형성한다.
환자의 안락함을 증가시킬 뿐만 아니라 장애를 최소화하는, 본 발명의 다른 이점은 발생할 수 있는 조명이 바람직하게는 매우 낮은 플루언스율(fluence rate)로 실행된다는 것이다. 플루언스율 F는 단위 면적당 투사하는 방사력(radiant power)을 말하며, W/cm2의 단위로 측정된다. 낮은 플루언스율(예를 들어, 10mW/cm2)을 가지는 조명은 조명이 치료 효과를 달성하는데 요구되는 바람직한 광량을 달성할 수 있도록 상대적으로 긴 시간, 예를 들어 몇 시간에 걸쳐 발생할 것을 요구하므로, 임상에서는 실행 불가능하다. 그러나, 낮은 플루언스율을 사용하는 조명은 조명하는 동안 환자의 불편함(고통)을 매우 감소시키는 것으로 알려져 있고, 또한 (전구체로부터의) 내인성 포르피린의 지속적인 축적(bulid-up)을 가능하게 함으로써 PDT 효과를 향상시킬 수 있고, 조명하는 동안 산소의 고갈을 방지할 수 있다(S. Jacques et al., "PDT with ALA/PPIX is enhanced by prolonged light exposure putatively by targeting mitochondria", SPIE Proceedings Vol. 2972, "Optical Methods for Tumor Treatment and Detection", ed. T. Dougherty, San Jose, February 1997, and M. Seshadri et al., Clin Cancer Res 14(9), 2796-2895 (2008)).
상기 기구는 따라서 더욱 "환자 친화적(patient freindly)" 일뿐만 아니라, 치료의 효능 또한 증가시킬 수 있다.
하우징의 형태는 다양할 수 있으나, 그것은 일반적으로 구멍 내에 편안하게 맞고 환자의 신체 활동에 관계없이 제자리에 머무르도록 설계된다. 관심이 있는 구멍이 여성의 생식기관일 경우, 하우징의 외부 부분(outer portion)에 적절한 형태는 예를 들어 펨캡®(FemCap®)과 같은 임신을 예방하는데 사용되는 임의의 피임기구 및 정자가 자궁으로 들어가는 것을 막기 위한 다른 유사한 기구의 형태와 유사할 수 있다. 다른 구멍에 대하여, 다른 적절한 형태 및 구조는 예를 들어, 좌약(suppositories) 및/또는 약제학적 페서리(pessaries)와 같은 용도로 알려진 형태에 기초하여 사용된다.
비록 본 발명은 인간 환자의 치료를 염두에 두고 발명되었으나, 상기 기구는 또한 다른 동물의 치료에도 사용될 수 있다. 따라서, 하우징의 형태는 치료가 요구되는 구멍 및 그 기구가 사용될 동물의 해부학적 구조에 의존할 것이다.
상기 기구는 구멍의 벽면에 의해 둘러싸이고 제자리에 고정될 슬림 하우징을 포함할 것이다. 상기 기구가 질에 사용하기 위한 것인 경우, 상기 하우징은 예를 들어, 탐폰(tampon)과 비슷한 크기 및 형태일 수 있다. 하우징의 외부 표면은 기구의 그립감을 향상시키도록 거친 질감으로 제조될 수 있다. 거친 질감의 표면은 또한 치료가 요구되는 신체 부위로 약물을 운반하기 위한 표면을 제공하는데 유익할 것이다.
각각의 환자에게 편안하고 효과적인 치료를 보장하기 위하여, 서로 다른 크기 및/또는 형태의 기구가 이용가능하게 만들어질 수 있다. 예를 들어, 자궁경부 치료의 케이스에 있어서,(i) 임신한 적이 없는 환자, (ii) 임신했으나 출산하지 않은 환자 및 (iii) 출산한 경험이 있는 환자를 위한 세 가지 크기의 기구가 제공될 수 있다.
몇몇의 구멍, 예를 들어 직장(rectum)의 경우, 단순한 '어뢰(torpedo)' 형태는 기구가 삽입되고 고정될 수 있도록 할 것이다. 그러나, 다른 적용에 있어서, 상기 기구가 사용하는 동안 구멍 내에 안전하게 고정되도록 하기 위한 부가적인 특징이 제공될 수 있다. 그리고, 질에서의 사용을 위하여, 상기 하우징은 바람직하게는 그것의 형태가 질벽에 꼭 맞는 형태를 형성하도록 조절될 수 있고, 상기 기구가 많은 다른 형태 및 크기의 질 내에서 사용될 수 있도록 유연한(flexible) 외부 부분을 포함한다. 상기 유연한 외부 부분은 또한 환자가 신체적 활동을 하는 동안, 장기간의 치료기간에 걸쳐서 기구의 미끄러짐 또는 이탈의 위험을 감소시키는 데 도움을 준다. 만일 필요하다면, 유사한 외부 표면이 다른 신체의 구멍에 삽입하기 위한 기구에 사용될 수 있다.
귀나 코 안으로 삽입하기 위한 기구는 귀마개 또는 코마개를 위한 공지의 설계에 기초하여 만들어질 수 있다.
상기 유연한 외부 부분은 그것의 형태를 조절할 수 있는 임의의 물질로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 상기 유연한 부분은 확장가능하고(expandable), 압축가능하고(compressible) 또는 변형가능한(deformable) 물질로 만들어질 수 있다. 적어도 부분적으로 변형가능한 물질로 이루어진 하우징은 구멍의 지름에 맞게 하기 위하여 삽입 동안 그것의 형태를 조절할 수 있다. 대안적으로, 확장가능한 물질은 삽입 후 하우징의 외부 부분이 구멍의 벽면에 단단하게 고정될 수 있도록 확장된다. 상기 확장은 체열(body heat), 체액에의 노출, 전달 기구(device/instrument) 등의 제거를 통하여 개시될 수 있다.
그러나, 바람직하게는 상기 유연한 외부 부분은 탄성이 있는 물질(resilient material)로 만들어진다. 이것은 유연한 부분의 형태가 변경될 수 있도록 함과 동시에, 또한 제자리에 기구를 유지하기 위하여 바깥쪽으로 치우치는 힘(biasing outwards force)을 제공한다. 이러한 효과를 달성하기 위하여, 외부 부분의 외부 지름은 구멍 안으로 기구를 삽입하기 위하여 축소되어야만 하는 크기여야 한다. 상기 외부 부분은 그 후 구멍의 벽면에 바깥쪽으로 향하는 힘을 제공할 것이다.
상기 탄성이 있는 물질은 의료 기구에 일반적으로 사용되는 임의의 탄성이 있는 물질, 예를 들어 고무(rubber), 라텍스(latex), 실리콘(silicone) 또는 다른 천연의 반합성 또는 합성 중합체(polymer) 또는 공중합체(copolymer)일 수 있다.
상기 유연한 외부 부분은 구멍의 벽면에 맞는 시큐어 핏(secure fit)을 만들어낼 수 있는 임의의 형태일 수 있다. 예를 들어, 상기 유연한 외부 부분은 다수의 불연속 레그(discrete legs), 융기(ridges) 또는 다른 돌출부(protrusions)의 형태 및/또는 하우징에 대하여 세로로 분리되고 하우징으로부터 바깥쪽으로 확장하는 형태로 제공될 수 있다. 다른 구현에서, 상기 유연한 외부 부분은 하우징의 연속적인 외부 표면을 형성할 수 있다. 이 표면은 하우징의 외부의 전체 또는 부분을 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 외부 부분은 기구의 앞부분 또는 뒷부분 중 어느 한쪽에서 발견되는 원반(disk) 또는 컵 모양의 부분(section) 또는 하우징의 전체 길이에 걸친 덮개(cover)일 수 있다.
바람직한 구현에서, 상기 유연한 외부 부분은 기구의 후미(rear end), 즉 사용중 구멍의 입구에 가장 가까운 기구의 말단을 향하여 바깥으로 점점 작아지는 연속적인 표면을 형성한다. 예를 들면, 상기 외부 부분은 대략 원추형(frustoconical)의 형상일 수 있다.
비록 하우징의 외부 부분만이 유연할 필요가 있다 할지라도, 일부 바람직한 구현에서는 전체의 하우징이 유연하다. 기구의 편안함을 증가시키고 단지 단일 물질로서 제작이 용이한, 유연한 하우징을 가지는 기구를 만들 필요가 있다.
바람직하게는, 상기 하우징은 치료 표면, 상기 치료 표면으로부터 방사선을 방사하도록 배열되는 LED 시스템을 포함한다. 상기 기구는 구멍의 벽면에 빛을 조사하도록 배치될 수 있고, 그 경우에 상기 치료 표면은 하우징의 외부 원주 표면(outer circumferential surface)일 수 있다. 상기 치료 표면은 바람직하게는 치료 부위에 보완적합적(complementary fit)으로 선택되는 크기 및 모양을 가지며, 바람직하게는 PDT가 필요한 경우 전체 부위에 대하여 크기를 조정한다. 상기 LED 램프 시스템과 치료 표면은 방사선이 원하는 치료 효과를 달성하기 위한 충분한 접근성(proximity) 및 세기(intensity)로 치료 부위를 향하여 방사되도록 배열되는 것이 바람직하다.
상기 기구는 구멍 내부의 특정 부위에 빛을 조사하도록 배치될 수 있다. 따라서, 상기 기구는 상기 기구가 사용중일 때 구멍의 내부의 특정 부위에 조명이 직접 및/또는 집중되도록 배열된 치료 표면을 포함할 수 있다. 바람직한 일 구현에서, 상기 기구는 자궁경부의 PDT에 사용하도록 개조된다. 따라서, 바람직하게는 상기 치료 표면은 사용중에 자궁경부의 입구를 덮도록 만들어진다. 이러한 방식으로, 상기 기구가 정확하게 질 내로 삽입되었을 때, 상기 치료 표면은 자궁경부의 입구를 덮을 것이므로 자궁경부에 방사선을 조사하기 위하여 빛을 방사할 수 있다.
이 치료 표면의 크기는 자궁경부의 전체 부분에 씌워지는 크기, 예를 들어, 지름 20-50mm, 더욱 바람직하게는 지름 20-35mm 및 가장 바람직하게는 지름 22-30mm의 크기여야 한다.
바람직하게는, 상기 치료 표면은 필요한 PDT 치료 또는 진단을 제공하기 위하여 표면을 통과하여 LED로부터 빛이 조사되도록 하기 위하여 적어도 부분적으로 투명하다. 몇몇 구현에 있어서, 상기 치료 표면은 PDT 치료에 필요한 파장을 가지고 적어도 하나의 LED에 의해 방사되는 빛을 위해 완전히 투명할 수 있다. 그러나, 바람직하게는 상기 치료 표면의 물질 및/또는 상기 치료 표면과 LED 램프 시스템의 빛 방사 부분 사이의 다른 물질은 빛을 분산시키도록 배열되므로, 심지어 다수의 LED로부터 빛을 분배할 수 있다. 일 구현에서, 투명 물질은 LED 램프 시스템 주위의 하우징 및 치료 표면 모두를 만드는데 사용되므로, 램프 시스템을 위한 하우징과 빛을 위한 산광기(diffuser) 양쪽의 역할을 한다. 대안적인 구현에서, 투명 물질은 치료 표면을 만드는데 사용되는 반면, 불투명 물질은 하우징을 만드는데 사용된다. 이것은 치료를 필요로 하는 부위만이 조명될 수 있도록 하는 반면, 기구와 접촉하는 다른 부분은 방사선에 영향을 받지 않도록 할 것이다. 바람직하게는, 투명 실리콘이 방사된 빛을 위한 산광기로서 작용하는 치료 표면을 위한 물질로서 사용된다.
몇몇의 바람직한 구현에서, 적어도 하나의 LED가 치료 표면상에 위치하거나 치료 표면의 바깥으로 펼쳐질 수 있다.. 이와 같은 구현에서, 빛은 치료 표면을 통과할 필요가 없으므로, 불투명체 상에 위치해야될 제약을 받지 않는다.
바람직한 일 구현에서, 상기 치료 표면은 오목면(concave)이다. 이것은 방사된 빛이 자궁 경관과 같은 치료 부위로 향하도록 도와줄 수 있다.
자궁 경관에 방사선 조사를 제공하도록 설계된 구현에서, 상기 기구는 치료 표면으로부터 확장되는 돌출부(protrusion)를 포함한다. 바람직하게는, 이 돌출부는 실린더형 튜브(cylindrical tube)를 형성한다. 이것은 질 내에서 기구가 정확하게 위치하고, 또한 경관(cervical canal)으로 직접 빛을 비추는 것을 돕기 위해 사용될 수 있다. 후자의 경우에 있어서, 상기 튜브는 광 튜브(light tube)로서 작용한다.
바람직하게는, 상기 유연한 외부 부분은 치료 표면의 뒷부분에 위치한다. 이것은 임의의 방사선 치료의 방해를 예방한다. 외부 부분이 연속면인 바람직한 구현에서, 상기 외부 부분은 상기 외부 부분의 가장 넓은 부분이 치료 표면의 배후(rearwards)에 위치하도록 바깥쪽으로 점점 가늘어지는 기구의 뒷부분으로 향하여 치료 표면으로부터 확장될 수 있다.
상기 기구는 독립적인 작동이 가능한 LED 램프 시스템을 포함하는 한편 구멍 내에 위치한다.
상기 램프 시스템은 하나의 LED 또는 바람직하게는 LED의 어레이를 포함할 수 있다. 특히 바람직하게는, 자궁경부의 PDT를 위한 LED 어레이는 3-15개의 LED를 포함한다. 상기 용어 "LED"는 임의의 발광 다이오드의 형태, 예를 들어, OLED(유기 발광 다이오드, organic light emitting diode)를 포함할 수 있다.
LED 램프 시스템의 단위 시간당 에너지 소비는 조직의 가열이 환자에게 과도한 불쾌감 또는 손상을 야기하지 않는 그러한 것이어야 한다. 빛의 조사는 일반적으로 10 내지 200 J/cm2의 선량 레벨(dose level), 예를 들어 50 J/cm2에서 적용될 것이다. 상기 LED 램프 시스템은 따라서 실시 중 바람직하게는 0.5 내지 100 mW/cm2의 범위, 가장 바람직하게는 1 내지 10 mW/cm2의 범위 내의 플루언스율을 제공도록 배열된다. 이러한 낮은 플루언스율은 상대적으로 긴 시간, 예를 들어 몇 시간에 걸쳐 실시될 총 선량을 이끌어낸다. 상기에 언급한 바와 같이, 이것은 환자에 대한 감소된 불쾌감 및 치료의 효능 양쪽 모두에 유익하다.
방사에 사용되는 빛의 파장은 효과적인 광역학 효과를 달성하기 위하여 선택될 수 있으므로, 상기 LED는 이러한 효과에 적합한 빛의 파장을 방사하기 위한 그것들의 능력을 생각하여 선택된다. 바람직한 일 구현에서, 적어도 하나의 LED는 사용 중 300-800nm의 범위 내의 파장을 가지는 빛을 방사하며, 예를 들어, 500-700nm 범위가 특히 효과적인 것으로 나타났다. 630 및 690nm의 파장을 포함하는 것이 특히 중요할 수 있다. 따라서, 바람직하게는 상기 적어도 하나의 LED는 사용 중 630-690nm 범위 내의 파장을 가지는 빛을 방사한다. 가장 바람직한 구현에서, 특히 상기 기구가 5-아미노레불린산 또는 유도체, 예를 들어 그것의 에스테르로부터 선택된 광감작제 전구체를 포함하는 조성물과 함께 사용된다면, 조직 내로 잘 침투하는 것으로 알려져 있는 파장인 붉은 빛(600-670nm)이 사용된다. 어떤 구현에서, LED 램프 시스템은 상기에 언급한 것들과 같은 어떤 파장 범위 내의 빛만이 기구로부터 방사될 수 있도록 하는 필터를 포함한다. 상기 치료 표면은 이 바람직한 파장을 가지는 빛만을 투과시키도록 설계될 수 있다.
전력원(power source)은 바람직하게는 하나 또는 그 이상의 배터리를 포함한다. 상기 배터리는 바람직하게는 환자에게 너무 유독하지 않으며 신체 내에 있는 동안 새거나 기구의 고장을 야기하는 일이 없는 화학물질을 사용하는 전기화학적 반응을 통하여 작용하여야 한다. 적절한 배터리는 리튬 배터리 또는 10년까지는 보관될 수 있는 충분한 용량의 동등물을 포함한다. 예를 들어, 1/2 AA 사이즈의 LiMnO2 배터리가 사용될 수 있다. 전하의 느린 감소 및 작은 사이즈의 리튬 이온 배터리는 특히 그것들을 기구에 대한 전력공급 장치로서 사용하는데 적합하도록 만들어준다. 기구의 안정성을 증가시키기 위하여, 상기 전력원은 하우징 내에 밀봉되는 것이 바람직하다. 밀봉에 의하여, 상기 하우징은 기구의 안쪽 또는 바깥쪽으로 액체가 새는 것을 방지하기 위하여 쓰이고 있는 유체 기밀식(fluid tight)이라는 것을 의미한다.
가장 기초적인 수준에서, 상기 램프 시스템은 단순히 전력공급 장치와 LED 또는 LED들을 위한 전기적 연결(electrical connections)을 포함할 수 있다. 이 배열을 사용하면, 기구를 삽입하기 바로 이전에 상기 램프 시스템은 하나 또는 그 이상의 LED 상의 스위치가 활성화될 것이다. 상기 기구는 그 후 구멍 내로 삽입될 것이며, LED는 상기 기구가 제거되거나 전력공급 장치가 소모될 때까지 치료 부위를 조명할 것이다.
램프 시스템의 활성화는 스위치에 의해 유발될 수 있다. 기구가 멸균 상태로 유지되고 봉입된 전력공급 장치 및 기구의 다른 구성 요소를 유지하도록 하기 위하여, 상기 스위치는 바람직하게는 하우징 내에 봉입되고 하우징 내에 밀봉되어 있는 상태로 작동하도록 배열된다. 상기 스위치는 유연한 부분의 탄성에 의해 스위치의 작동이 가능해지는, 하우징의 유연한 부분 바로 밑에 위치하는 기계 스위치일 수 있다. 대안적으로, 상기 스위치는 하우징을 통하여 전달되는 전기장(electrical field) 또는 자기장(magnetic field)에 의하여 작동될 수 있다. 자석으로 작동되는 스위치는 '상시 닫힘형(normally closed)' 리드 스위치를 열려있는 채로 유지하기 위하여 하우징 바깥의 자석의 사용에 의해 실행될 수 있다. 자석이 제거되면, 상기 리드 스위치는 닫힐 것이며, 이것은 기구를 활성화하는데 사용될 수 있다.
단지 전력원과 LED 만을 사용하는 단순한 시스템에서, 전력공급 장치의 정확한 수명과 전력의 출력은 다양할 것이기 때문에 선량 레벨을 조절하는 것은 어렵다. 게다가, LED 배열에 의해 제공된 조명은 일정할 것이다. 용인할 수 없는 조직의 가열을 피하기 위하여 낮은 세기의 빛을 사용하는 것이 바람직하며, 그것은 또한 펄스 빛(pulsed light)를 제공할 수 있는 기기에 유익할 것이다.
따라서, 바람직하게는 상기 램프 시스템은 적어도 하나의 LED에 의해 제공되는 조사를 조절하기 위한 마이크로컨트롤러(microcontroller) 또는 마이크로프로세서(microprocessor)와 같은 컨트롤 서킷(control circuit)을 더 포함한다. 상기 램프 시스템의 컨트롤 서킷은 상기에 기재된 것과 같은 스위치에 의하여 활성화될 수 있다. 바람직한 구현에서, 상기 컨트롤 서킷은 타이머(timer)를 포함한다. 그 후, 상기 램프 시스템은 활성화 후 미리 정해진 시간 간격으로 조명을 시작하도록 프로그램될 수 있다. 이것은 활성화로부터 충분한 시간이 지난 후 조명의 시작을 보장한다. 예를 들어, 광감작제 또는 전구체 약물의 적용 후, 포르피린(porphyrins)의 흡수 또는 축적을 위하여 일정한 시간이 필요하다. 컨트롤 서킷은 미리 정해진 선량 시간이 경과한 후 조명의 스위치를 끄도록 배열될 수 있으므로, 조명의 기간 또한 엄격하게 조절될 수 있다. 첫 번째 조명 후 (전구체로부터의) 내인성 광감작제가 더 축적되도록 하기 위하여, 상기 기구는 일정 기간, 예를 들어 3시간 후 조명을 반복할 수 있다(re-PDT).
게다가, 상기 컨트롤 서킷은 펄스 조명(pulsed illumination)을 제공하도록 배열될 수 있다. 이것은 마이크로프로세서 내에 함수 발생기(function generator)를 장치함으로써 달성될 수 있다. 상기에 언급한 바와 같이, 펄스 빛은 용인할 수 없는 조직의 가열이 일어나지 않게 하는데 유리하다. 게다가, 조명에 간격을 제공하는 것은 조직의 산소화(oxygenation) 및 PDT의 효과를 강화시킨다. 또한, 그것은 반복된 조명으로 치료될 수 있는 살아있는 세포에서 내인성 포르피린의 재-축적(re-accumulation)을 가능하게 한다. 펄스의 주파수(frequency) 및 길이는 치료 체제(regime)의 필요조건 및 컨트롤 서킷 내의 세트에 따라 선택될 수 있다.
일 구현에서, 컨트롤 서킷은 사용자에 의해 프로그램될 수 있다. 이것은 개개인의 치료에 맞도록 길이, 세기 및 조명 패턴이 조절될 수 있게 한다. 적절한 재기록이 가능한 메모리(rewritable memory) 형태는 EPROM, EEPROM, 플래쉬 등이다. 그러나, 상기 컨트롤 서킷 메모리는 바람직하게는 읽기 전용(read only; ROM)이며, 제조시에 프로그램된다.
컨트롤 서킷에 대한 접근(access)은 기구 상의 사용자 인터페이스(user interface)에 의해 달성될 수 있다. 일련의 질문에 응답함으로써, 사용자는 초기 지연 기간(initial delay period), 선량 기간(dosage duration), 빛 펄스의 수 및 길이(number and length of light pulses) 등을 셋팅할 수 있다. 상기 인터페이스는 기구에 일체화될 수 있다. 따라서, 그것은 적절한 도구 또는 리드 스위치를 사용하여 누를 수 있는 작은 버튼을 포함할 수 있다. 각각의 버튼 또는 스위치는 빛의 선량, 세기, 펄스(pulsed) 빛/안정된(steady) 빛 등과 같은 주어진 미리 셋팅된 조건을 활성화할 수 있다.
상기 램프 시스템 및 전력원의 모든 전기적 구성 요소는 사용하는 동안 하우징 내에 밀봉된다는 점이 중요하다. 따라서, 컨트롤 서킷은 바람직하게는 하우징 내에 밀봉되어야 한다. 이전에 언급한 바와 같이, LED는 이것들이 하우징으로부터 튀어나오도록 위치될 수 있다. 그러나, 바람직하게는 LED 램프 시스템은 사용하는 동안 하우징 내에 전체적으로 밀봉된다.
어떤 구현에서, 사용자 인터페이스는 하우징의 유연한 부분을 통하여 이용할 수 있다. 대안적으로, 상기 하우징은 인터페이스로의 접근을 제공하는 밀봉가능한 입구(sealable opening)를 포함할 수 있다.
그러나, 사용자 인터페이스의 제공은 램프 시스템의 크기를 증가시키며, 어떤 적용에 있어서는 바람직하지 못할 것이다. 따라서, 대안적으로, 컨트롤 서킷은 리모트 터미널(remote terminal)에 연결된 리시버(receiver)를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 특정 프로그램 명령(program commands)이 리모트 터미널, 예를 들어 컴퓨터로부터 컨트롤 서킷으로 전달될 수 있다.
어떤 구현에서, 리시버는 케이블과 연결되도록 개조된 입력 포트(input port)를 포함한다. 이와 같은 구현에서, 상기 입력 포트는 수신하기에 적절한 모양, 예를 들어 USB 또는 다른 수형 커넥터(male connector)이다.
상기 입력 포트는 사용하는 동안 밀봉되어야 한다. 따라서, 하우징은 포트 내로 삽입하기 위한 플러그를 포함할 수 있다. 대안적으로, 상기 하우징은 연결 부품(connection fitting) 또는 베이오넷 부품(bayonet fitting)에 맞는 스크류 나사(screw threads), 꼭지(push) 또는 스냅(snap)에 의하여 연결될 수 있는 두 개의 구성 요소로 이루어질 수 있다. 상기 연결은 컨트롤 서킷이 사용하는 동안 하우징 내에 밀봉될 수 있도록 하기 위하여 씰(seal)을 포함한다.
대안적으로, 상기 프로그램 명령은 무선 연결에 의해 기구로 전달될 수 있다. 예를 들면, 리시버는 적외선(infra-red) 또는 전파(radio wave) 리시버일 수 있다. 이것은 물리적 입력 포트가 필요 없으며, 대신에 컨트롤 서킷이 하우징 내에 영구적으로 밀봉될 수 있다는 이점을 가진다.
바람직하게는, 상기 컨트롤 서킷은 피드백 시스템(feedback system)을 더 포함한다. 이것은 컨트롤 서킷이 예기된 LED의 성능에서 벗어나는 것을 해명하기 위한 치료 프로그램을 조절할 수 있게 한다.
예를 들면, 상기 피드백 시스템은 환자에게 주어지는 빛의 선량을 측정하기 위한 라이트 모니터(light monitor) 또는 다른 직접 또는 간접 모니터를 포함할 수 있다. 이와 같은 시스템에서, 컨트롤 서킷은 미리 정해진 시간 대신 미리 정해진 선량에 도달한 후에 LED의 스위치를 끄도록 프로그램될 수 있다.
대안적으로, 선량계(dosimeter)는 LED가 예상대로 작동하지 않는 경우에 타이머를 무효화할 수 있다. 예를 들어, 전력공급 장치에 결점이 있다면, LED의 출력은 감소될 수 있다. 따라서, 완전한 선량을 얻기 위하여 미리 정해진 시간 이상으로 조명을 지속시킬 필요가 있을 것이다. 반대로, LED의 전력 출력이 예상보다 강하다면, 조명은 미리 정해진 시간 간격 또는 조직의 과열을 방지하기 위하여 짧아질 수 있는 각 펄스의 지속기간보다 빨리 중단될 수 있다.
컨트롤 서킷의 다른 선택적 특징은 기구가 정확하게 작동하는가의 여부 또는 장애가 발생하는가의 여부를 사용자에게 알려주기 위한 하나 또는 그 이상의 동작 표시등(performance indicator lights)이다. 상기 컨트롤 서킷은 치료가 완료되었을 때 기구를 제거할 수 있다는 것을 알려주는 신호를 사용자에게 제공하도록 배열될 수 있다. 예를 들어, 알람 사운드 및/또는 빛 신호와 같은 음향 및/또는 시각 신호가 제공될 수 있다. 대안적으로 또는 덧붙여서, 진동(vibration)은 치료의 종료를 나타내는 신호로서 사용될 수 있다. 전형적으로, 환자는 치료기간을 통지받을 것이기 때문에 상기 신호는 예기되는 치료의 종료를 확인하는데 사용될 수 있고, 따라서 과도하게 소리를 넣을 필요는 없다.
유리하게는, 컨트롤 서킷은 치료 사이클의 종료시점에서 LED를 끄는데 사용될 수 있으므로, 기구가 치료 시간보다 더 길게 삽입된다 할지라도 환자에게 크게 나쁜 영향을 미치지 않는다. 그러나, 환자는 치료가 종료되어 기구를 제거할 수 있는 때를 알기를 원할 것으로 기대된다.
바람직하게는, 상기 컨트롤 서킷의 상기 언급된 특징들의 일부 또는 전체가 마이크로프로세서에 포함된다.
바람직하게는, 상기 기구는 치료부위에 걸쳐 균일한 조명을 제공하도록 배열된 렌즈 시스템을 더 포함한다. 치료 표면은 렌즈 시스템으로서 작용할 수 있다. 예를 들어, 이 표면은 LED에 의해 방사된 빛을 확산시키기 위한 표면 성분을 포함하는 실리콘 또는 다른 물질로 만들어질 수 있다.
사용에 있어서, 상기 기구는 바람직하게는 의사, 간호사 또는 관련 분야에 경험이 있거나 교육을 받은 다른 사람에 의해 구멍 안으로 위치된다. 그러나, 환자는 스스로 기구를 삽입하기로 선택해야 하는 어떤 상황에 놓일 수 있다.
바람직한 일 구현에서, 기구는 그것의 후미(rear end)에 손잡이를 포함한다. 상기 손잡이는 삽입과 제거 동안 기구를 단단하게 쥘 수 있도록 환자 또는 의사에 의해 사용될 수 있다.
상기 손잡이는 기구의 하우징으로부터 연장되는 긴 암(elongate arm)일 수 있다. 그러나, 바람직한 구현에서, 부드러운 가장자리는 환자에게 불쾌감 또는 손상을 줄 가능성을 예방할 것이기 때문에, 상기 손잡이는 아치형의 형태이다. 어떤 바람직한 구현에서, 상기 아치형 손잡이는 유연한 외부 부분 상의 두 개 또는 그 이상의 지점에 기구에 부착된다. 이것은 손잡이를 쥐거나 당길 때 유연한 외부 부분이 안으로 당겨질 수 있으므로 기구의 제거가 용이하다는 점이 유리하다. 비록 이 후자의 구현이 삽입을 돕지는 않을지라도, 외부 부분 상의 적어도 두 개의 위치에 끈(string or cord)을 부착시킴으로써 유사한 효과가 달성될 수 있다.
따라서, 바람직하게는 상기 기구는 유연한 외부 부분의 두 개 또는 그 이상의 위치에 부착된 제거 기구와 중앙 손잡이부(central gripping portion)를 더 포함한다.
다른 선택은 핀셋 한 개와 같은 특정 기구를 사용하여 배치되는(그리고 제거되는) 기구에 대한 것이다.
유리하게는, 상기 기구는 단일 사용으로 사용한 후 버리도록 설계된다. 바람직하게는, 상기 기구는 단일 사용을 촉진하고/하거나 재사용을 방지하는 하나 또는 그 이상의 특징을 포함한다. 예를 들어, 전력원은 1회용에 충분한 전력만을 제공하도록 배열될 수 있고, 즉 상기 전력원은 필요한 치료가 완료된 후 소모된다. 상기 전력원은 재충전되지 않도록 배열될 수 있고/있거나 상기 컨트롤 서킷은 전력원을 재충전할 수 있는 방법이 없을 것이다. 상기 컨트롤 서킷은 그것의 프로그래밍의 특징에 의하여 재사용을 방지하도록 배열될 수 있고/있거나 재사용이 일어날 때 회로 또는 소프트웨어를 파괴하는 비활성 메커니즘을 포함할 수 있다. 사용 중 환자의 간섭을 방지하기 위하여, 만일 간섭이 탐지된다면, 컨트롤 서킷은 또한 선택적으로 비활성화되도록 배열될 수 있다. 단일 사용을 시행함으로써, 환자의 안전성이 향상되고 기구의 멸균성(sterility)의 엄격한 통제가 보장된다.
본 발명의 기구는 하기의 방법에 따른 PDT를 제공하기 위하여 사용될 수 있다. 첫째로, 광감작제 또는 그것의 전구체를 포함하는 조성물은 전문화된 도구를 사용함으로써 적용가능한 경우 의사에 의해 치료될 부위에 적용되거나, 관심 부위는 전신적으로 작용하는 약물(systematically acting drug)에 의하여 치료된다. 이러한 전신적으로 작용하는 약물은 예를 들어, 정맥 내 또는 경구로 공급될 수 있다. 그 후, 프로그램된 기구는 스위치를 킨 후 삽입된다. 환자는 그 후 즉시 의료 시설을 떠날 수 있고, 치료 부위가 기구로부터 조명을 받는 동안 그들의 일상 생활을 유지할 수 있다. 이러한 방식으로, 환자에게 불편함을 느끼게 하는 일없이 장기간에 걸쳐 치료할 수 있다. 이것은 치료의 효율을 증가시키는 낮은 플루언스율이 사용될 수 있도록 해준다. 치료가 완료된 후, 환자는 기구의 제거를 위하여 의료 기관에 위해 다시 찾아오거나 스스로 기구를 제거할 수 있다. 상기 기구는 버리거나 제거를 위하여 의료 기관에 반환할 수 있다.
바람직한 구현에서, 본 발명의 기구는 약물 운반 시스템(drug delivery system)을 더 포함한다. 상기 약물 운반 시스템은 치료 표면상의 약물 운송 부위(drug carrying area)와 같은 하우징 상에 약물 운송 부위를 포함할 수 있다. 이것은 광감작제 또는 전구체의 조성물을 운반하기 위한 거친 표면(textured surface) 또는 약물 운반 시스템으로서 작용할 수 있는 임의의 추가적인 변경이 없는 치료 표면 그 자체일 수 있다. 대안적으로, 상기 약물 운반 시스템은 광감작제 또는 그것의 전구체를 포함하는 조성물(이하 "조성물"이라 함)을 수용하기 위한 저장소(reservoir)를 포함할 수 있다.
본 발명의 이 구현의 이점은 환자가 현재 있는 PDT 처치에서는 일반적이지만 조성물의 적용과 조명 사이의 몇 시간 동안을 병원에서 기다릴 필요가 없다는 것이다. 상기 기구는 적용 즉시 또는 바람직하게는 조금 있다가 자동으로 조명을 수행할 수 있다. 게다가, 단지 한 번의 침습적 처치(invasive procedure)만이 요구된다.
선택적으로, 상기 약물 운반 시스템은 운반에 관련된 물리적, 기계적 또는 전기적 시스템을 더 포함한다. 이와 같은 선택적 시스템은 예를 들어, 필터(filter); 막(membranes); 약물 운반을 위한 현재의 방법에 기초하거나 예를 들어, 주변의 pH, 삼투압, 온도, 압력, 수분 함량과 같은 신체 조건에 기초하여 광감작제 또는 전구체를 운반하도록 배열된 하나 또는 그 이상의 저장소를 포함할 수 있다. 그러나, 가장 단순하고 일반적인 경우, 가장 바람직한 약물 운반 시스템은 단지 조성물을 수용하기 위한 단일 약물 운송 부위이고, 가장 바람직한 구현에서 상기 약물 운반 시스템은 치료 표면 그 자체이다.
이 바람직한 구현에서, 사용 방법은 조성물이 개별적인 처치로 치료 부위에 적용되지 않는 것을 제외하고는 상기에 기재된 것과 유사하다. 조성물이 약물 운송 부위, 예를 들어 치료 표면에 적용되는 것 대신에, 조성물은 구멍 내로 기구의 삽입을 통하여 신체에 적용된다. 그 후, 조명은 상기에 기재된 것과 같이 수행된다.
상기 조성물은 기구와 함께 공급될 수 있다. 이러한 경우에, 상기 약물 운반 시스템, 즉 약물 운송 부위 또는 저장소, 바람직하게는 치료 표면은 사용할 때까지 기구 내에 조성물을 밀봉하기 위하여, 포일(foil) 또는 캡(cap)과 같은 커버와 함께 공급될 수 있다. 삽입 전에 커버를 제거하면 조성물이 방출될 수 있다. 대안적으로, 상기 기구는 조성물과는 별도로 공급될 수 있다. 이것은 의사가 각각의 경우에 대하여 최적의 조성물을 선택할 수 있도록 하며, 여기에 삽입 전에 약물 운반 시스템, 즉 약물 운송 부위 또는 저장소, 바람직하게는 치료 표면을 추가할 수 있게 한다.
기구에 미리 충진되거나 사용 전에 기구에 적용되거나 치료 부위에 개별적으로 적용되는가의 여부와는 관계없이, 기구와 함께 사용될 조성물은 임의의 적절한 광감작제 또는 광감작제의 전구체를 포함할 수 있다.
광감작제의 범위는 과학 문헌에 공지되어 있다. 상기에 논의된 바와 같이, 이러한 화합물의 한 형태는 그 자체로 표적 세포 또는 종에 독성이 있거나 빛에 노출되었을 때 빛을 방사하는 특성을 가지는 화합물이다. 이와 같은 화합물은 상대적으로 큰 분자량을 가지며, 종종 프탈로시아닌(phthalocyanines), 염소(chlorines), 포르피린(porphyrins) 또는 솔라렌(psoralens)과 같은 복합 분자이다. 광감작제의 다른 형태는 그 자체로 독성이 있거나 빛을 방사하지만, 생체 내에서 이와 같은 활성 화합물을 형성하는 화합물이다. 본원에서 전구체로 칭하는 이와 같은 화합물은 전형적으로 5-아미노레불린산(5-ALA) 또는 5-ALA 에스테르와 같은 5-ALA의 유도체이다. 이 화합물의 형태 중 하나가 본 발명의 기구와 함께 사용 또는 공급될 수 있다.
5-아미노레불린산(5-ALA) 및 그것의 유도체는 당업계에 공지된 광감작제의 전구체들 중 가장 임상적으로 유용하다. 이 화합물들은 신체에서 빛을 흡수하고 일중산소(singlet oxygen)를 발생시키는 산소와 접촉하는 광감작제인 광포르피린 IX(photoporphyrin IX; PrIX)으로 전환된다. 일중산소는 극도로 반응성이며, 다양한 세포의 생체 분자(cellular biomolecules)와 빠르게 반응하여 세포사를 야기한다.
5-ALA와 그것의 유도체는 널리 알려져 있으며, 피부 또는 다른 상피 기관 또는 점막의 다양한 이상 및 질환, 특히 암성 또는 전암성 병변뿐만 아니라 어떤 비악성(non-malignant) 병변, 예를 들어 건선(psoriasis), 광선 각화증(actinic keratosis; AK) 및 여드름(acne)의 치료를 위한 광역학 치료(PDT) 방법에 사용될 수 있다. 5-ALA(Levulan®, Dusa) 및 5-ALA 메틸 에스테르(Metvix®, Galderma, Switzerland)가 광선 각화증 및 기저 세포암(basal cell carcinoma)의 PDT 치료를 위한 상용의 치료 제품이다.
PDT에서 5-ALA 및 그것의 유도체, 예를 들어 5-ALA 에스테르의 사용은 과학 및 특허 문헌에 잘 알려져 있다(예를 들어, WO 2006/051269, WO 2005/092838, WO 03/011265, WO 02/09690, WO 02/10120 및 US 6034267을 참조). 이러한 5-ALA의 유도체 및 그것의 약제학적으로 허용가능한 염들 모두 본원에 기재된 기구와 함께 사용하기에 적합하다.
5-아미노레불린산의 에스테르 및 그것의 N-치환된 유도체들은 본 발명과 함께 사용하기 위한 조성물에서 바람직한 전구체이다. 5-아미노기가 비치환된 화합물들, 즉 ALA 에스테르들이 특히 바람직하다. 이와 같은 화합물들은 일반적으로 공지되어 있고, 문헌에 개시되어 있다(예를 들어, Photocure ASA의 WO 96/28412 및 WO 02/10120을 참조).
본 발명과 함께 사용하기 위한 조성물에서, 치환되거나 비치환된, 바람직하게는 치환된 알카놀(alkanols)을 가지는 5-아미노레불린산의 에스테르, 즉 알킬 에스테르, 더욱 바람직하게는 치환된 알킬 에스테르가 특히 바람직한 전구체이다.
이와 같은 전구체의 예는 일반식 (I)의 것들과 그것들의 약제학적으로 허용가능한 염을 포함한다:
Figure pct00001
여기에서,
R1은 치환되거나 비치환된 알킬기를 나타내고;
R2는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 그룹 R1을 나타낸다.
본원에 사용된 것으로서, 상기 용어 "알킬(alkyl)"은 별다른 언급이 없는 한, 임의의 장쇄(long chain) 또는 단쇄(short chain), 시클릭(cyclic), 직쇄(straight-chained) 또는 분지쇄(branched)의 포화 또는 불포화된 지방족 탄화수소기를 포함한다. 상기 불포화된 알킬기는 단일불포화(monosaturated) 또는 다불포화(polyunsaturated)될 수 있고, 알케닐기 및 알키닐기 모두를 포함한다. 별다른 언급이 없는 한, 이와 같은 알킬기는 40개 이하의 탄소 원자를 포함할 수 있다. 그러나, 30개 이하의 탄소 원자, 바람직하게는 10개 이하, 특히 바람직하게는 8개 이하, 특별히 바람직하게는 6개 이하의 탄소 원자를 포함하는 알킬기가 바람직하다.
일반식 I의 화합물에서, R1 기는 치환되거나 비치환된 알킬기이다. 만일 R1이 치환된 알킬기라면, 하나 또는 그 이상의 치환기가 알킬기에 첨가되고/되거나 알킬기를 삽입(interrupt)한다. 알킬기에 첨가되는 적절한 치환기는 히드록시(hydroxy), 알콕시(alkoxy), 아실옥시(acyloxy), 알콕시카르보닐옥시(alkoxycarbonyloxy), 아미노(amino), 아릴(aryl), 니트로(nitro), 옥소(oxo), 플루오로(fluoro), -SR3, -NR3 2 및 -PR3 2로부터 선택되는 것들이며, 여기에서 R3는 수소 원자 또는 C1 -6 알킬기이다. 알킬기를 삽입시키는 적절한 치환기는 -O-, -NR3-, -S- 또는 -PR3로부터 선택된 것들이다.
만약 R1이 치환된 알킬기라면, 하나 또는 그 이상의 아릴 치환기, 즉 아릴기, 바람직하게는 하나의 아릴기가 바람직하다.
본원에 사용된 것으로서, 상기 용어 "아릴기(aryl group)"는 질소, 산소 또는 황과 같은 헤테로원자를 포함하거나 포함하지 않는 방향족기를 나타낸다. 헤테로원자를 포함하지 않는 아릴기가 바람직하다. 바람직한 아릴기는 20개 이하의 탄소 원자, 더욱 바람직하게는 12개 이하의 탄소 원자, 예를 들어 10 또는 6개의 탄소 원자를 포함한다. 아릴기의 바람직한 구현은 페닐(phenyl), 나프틸(napthyl), 특히 페닐(phenyl)이다. 게다가, 상기 아릴기는 선택적으로 하나 또는 그 이상, 더욱 바람직하게는 하나 또는 두 개의 치환기에 의해 치환될 수 있다. 바람직하게는, 상기 아릴기는 메타(meta) 또는 파라(para) 위치, 가장 바람직하게는 파라 위치에서 치환된다. 적절한 치환기는 할로 알킬(halo alkyl), 예를 들어 트리플루오로메틸(trifluoromethyl), 알콕시(alkoxy), 바람직하게는 1 내지 6개의 탄소 원자를 가지는 알콕시기, 할로(halo), 예를 들어 요오드(iodo), 브로모(bromo), 클로로(bhloro) 또는 플루오로(fluoro), 바람직하게는 클로로 및 플루오로, 니트로 및 C1-6 알킬, 바람직하게는 C1 -4 알킬을 포함한다. 바람직한 C1-6 알킬기는 메틸(methyl), 이소프로필(isopropyl) 및 t-부틸(t-butyl), 특히 메틸을 포함한다. 특히 바람직한 아릴 치환기는 클로로 및 니트로이다. 그러나, 여전히 더욱 바람직하게는 상기 아릴기는 비치환된다.
바람직한 이와 같은 R1기는 벤질(benzyl), 4-이소프로필벤질(4-isopropylbenzyl), 4-메틸벤질(4-methylbenzyl), 2-메틸벤질(2-methylbenzyl), 3-메틸벤질(3-methylbenzyl), 4-[t-부틸]벤질(4-[t-butyl]benzyl), 4-[트리플루오로메틸]벤질(4-[trifluoromethyl]benzyl), 4-메톡시벤질(4-methoxybenzyl), 3,4-[디클로로]벤질(3,4-[di-chloro]benzyl), 4-클로로벤질(4-chlorobenzyl), 4-플루오로벤질(4-fluorobenzyl), 2-플루오로벤질(2-fluorobenzyl), 3-플루오로벤질(3-fluorobenzyl), 2,3,4,5,6-펜타플루오로벤질(2,3,4,5,6-pentafluorobenzyl), 3-니트로벤질(3-nitrobenzyl), 4-니트로벤질(4-nitrobenzyl), 2-페닐에틸(2-phenylethyl), 4-페닐부틸(4-phenylbutyl), 3-피리디닐-메틸(3-pyridinyl-methyl), 4-디페닐-메틸(4-diphenyl-methyl) 및 벤질-5-[(1-아세틸옥시에톡시)-카르보닐](benzyl-5-[(1-acetyloxyethoxy)-carbonyl])이다. 더욱 바람직한 이와 같은 R1기는 벤질, 4-이소프로필벤질, 4-메틸벤질, 4-니트로벤질 및 4-클로로벤질이다. 가장 바람직한 것은 벤질이다.
만일 R1이 치환된 알킬기라면, 하나 또는 그 이상의 옥소 치환기가 바람직하다. 바람직하게는, 이와 같은 기는 하나, 두 개 또는 세 개의 옥소기에 의해 치환된 직쇄의 C4 -12 알킬기이다. 이와 같은 기의 예는 3,6-디옥사-1-옥틸(3,6-dioxa-1-octyl) 및 3,6,9-트리옥사-1-데실(3,6,9-trioxa-1-decyl)을 포함한다.
만일 R1이 비치환된 알킬기라면, R1 기는 포화된 직쇄 또는 분지쇄 알킬기가 바람직하다. 만일 R1이 포화된 직쇄 알킬기라면, C1 -10 직쇄 알킬기가 바람직하다. 적절한 직쇄 알킬기의 대표적인 예는 메틸, 에틸, n-프로필, n-부틸, n-펜틸, n-헥실 및 n-옥틸을 포함한다. 특히 바람직한 것은 C1 -6 직쇄 알킬기이며, 가장 특히 바람직한 것은 메틸 및 n-헥실이다. 만일 R1이 포화된 분지쇄 알킬이라면, 이와 같은 분지쇄 알킬기는 하나 또는 그 이상의 C1 -6 알킬기, 바람직하게는 C1 -2 알킬기에 의해 분지된 4 내지 8개의 가지(stem), 바람직하게는 5 내지 8개의 직쇄 탄소 원자로 이루어지는 것이 바람직하다. 이와 같은 포화된 분지쇄 알킬기의 예는 2-메틸펜틸(2-methylpentyl), 4-메틸펜틸(4-methylpentyl), 1-에틸부틸(1-ethylbutyl) 및 3,3-디메틸-1-부틸(3,3-dimethyl-1-butyl)을 포함한다.
일반식 I의 화합물에서, 각각의 R2는 독립적으로 수소 원자 또는 R1 기를 나타낸다. 본 발명에서 사용하기에 특히 바람직한 것은 적어도 하나의 R2가 수소 원자를 나타내는 일반식 I의 화합물이다. 특히 바람직한 화합물에서, 각각의 R2는 수소 원자를 나타낸다.
본 발명에 따른 기구와 함께 조성물에 사용될 가장 바람직한 전구체는 일반식 I의 화합물 및 그것의 약제학적으로 허용가능한 염이며, 여기에서 R1은 C1-C6 알킬, 예를 들어 헥실이고, 더욱 바람직하게는 직쇄의 C1-C6 알킬, 예를 들어 n-헥실이고, 양쪽 다 R2는 수소를 나타내고, 즉 5-ALA 헥실 에스테르 및 그것의 약제학적으로 허용가능한 염, 바람직하게는 HCl 염이다. 가장 바람직한 전구체는 5-ALA 헥실 에스테르이고, 5-ALA 헥실 에스테르의 가장 바람직한 약제학적으로 허용가능한 염은 HCl 염이다.
현재의 기구와 함께 사용되는 광감작제 또는 전구체를 포함하는 조성물은 임의의 형태의 약제학적 제형일 수 있으며, 당업계에서 이용할 수 있는 임의의 전통적인 방법에 의해 제조될 수 있다(Photocure ASA의 WO 02/10120을 참조). 예를 들어, 5-ALA의 에스테르는 염기의 존재하에서 적절한 알코올과 5-ALA의 반응에 의해 제조될 수 있다. 대안적으로, 본 발명에 사용하기 위한 화합물은 사용화될 수 있다(예를 들어, Photocure ASA로부터, Norway).
바람직한 제형은 액체(liquids)(수성 및 비수성), 살포성 분말(dusting powder), 정제(tablets) 또는 좌약(suppositories)과 같은 고체(solids), 크림(creams), 연고(ointments), 겔(gels) 또는 페이스트(pastes)과 같은 반고체(semi-solids), 거품 제형(foam formulations) 또는 (예를 들어, 체온에 의한 가열에 기초한) 다른 확장가능한 제형(expandable formulation) 및 패치와 유사한 지형/시스템이다. 조성물에서의 성분들은 시장의 약제학적 제품에서 발견되는 것과 동일한 성분들이며, 이와 같은 성분의 목록은 약제학적 첨가제의 핸드북에서 찾을 수 있다.
상기 제형은 조성물이 치료될 조직 내로 완전히 흡수되거나 조명을 방해하지 않기 위하여 투명한 것이 중요하다. 상기에 언급한 바와 같이, 그것은 또한 전신적으로(systematically) 적용되는 조성물, 예를 들어 환자의 정맥 내로 주어지는 약물을 사용할 수 있게 한다.
다른 양상으로부터 보면, 본 발명은 신체의 구멍 내의 치료 부위의 광역학 치료 방법을 제공하며, 상기 방법은 치료 부위에 광감작제 또는 전구체를 포함하는 조성물을 적용하고, 광 조사 기구의 LED 램프 시스템이 치료 부위에 조명을 제공하도록 작동하기 위하여 구멍 내로 본 발명에 따른 광 조사 기구를 삽입하는 것을 포함한다.
상기 방법은 적절한 크기 및/또는 형태의 기구를 선택하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 기구는 첫째로는 고려되는 구멍에 적합하도록, 둘째로는 상이한 환자의 상태에 적합하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 자궁경부의 치료를 위한 기구는 바람직하게는 환자의 임신 내력에 따른 크기 범위로부터 선택될 것이다.
상기 조성물은 기구의 삽입 전에 치료 부위에 적용될 수 있고, 이것은 조성물을 직접 적용하는 것, 해당되는 경우 적절한 기구를 사용하거나 전신적으로 적용되는 약물, 예를 들어 환자에게 정맥 내로 도입되는 약물에 의해 완료될 수 있다. 대안적인 바람직한 구현에서, 조성물의 적용 단계 및 기구의 삽입이 동시에 일어나도록 하기 위하여, 상기 조성물은 기구의 약물 운반 시스템을 통하여 공급된다. 상기 약물 운반 시스템은 약물 운송 부위 또는 저장소를 포함할 수 있거나, 상기에 논의된 바와 같이 단순히 기구의 치료 표면이 될 수 있다.
바람직하게는, 램프 시스템은 10 내지 200 J/cm2의 선량 레벨, 예를 들어 50 J/cm2을 제공한다. 상기 램프 시스템은 상기에 논의된 바와 같은 특징을 가질 수 있다.
상기 기구는 조성물과는 별도로 제공되거나 약물 운반 시스템 내에 이미 포함된 조성물과 함께일 수 있다. 대안적으로, 상기 기구는 기구 및 기구와 함께 사용하기 위한 적어도 하나의 조성물을 포함하는 키트의 형태로 제공될 수 있다.
본 발명의 광역학 치료를 위한 기구 및 방법은 다른 치료 방법, 예를 들어 다른 치료 약물의 투여와 조합될 수 있다. 이 치료 약물들은 구멍 내에 기구를 삽입하기 전 또는 그와 함께 신체에 투여될 수 있거나, 다른 투여 방법(예를 들어, 경구, 정맥 내 또는 피부)을 통하여 투여될 수 있다. 전형적으로, 이와 같은 약물은 호르몬, 항균제, 항진균제, 항바이러스제, 항암제 또는 이와 같은 약물의 조합을 포함한다.
비록 질 및 자궁경부에 PDT를 제공하는 것에 관한 본 발명의 몇몇의 바람직한 특징들을 기재하였으나, 이 특징적인 기구는 상기에 논의된 바와 같이 직장, 귀 또는 코를 위한 기구와 같이 다른 신체의 구멍에 사용하기 위한 기구들에도 유리하게 포함될 수 있음을 확인할 수 있을 것이다. 본 발명은 그것이 사용될 특정 구멍으로 제한되지는 않으나, 대신에 본 발명은 서로 다른 구멍에서 다양한 상태의 치료에 유리하게 사용될 수 있는 기구 및 방법을 제공한다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 몇몇의 바람직한 구현을 지금 기재할 것이다.
도 1A 및 1B는 광역학 치료를 위한 광 조사 기구(10)의 첫번째 구현을 나타내고 있다. 상기 첫번째 구현의 기구(10)는 자궁경부의 광역한 치료에 사용하도록 배열된다. 상기 기구(10)는 유연한 하우징(1)을 포함한다. 이 하우징의 외부 부분(7)은 대략 원추형 모양이며, 기구의 전단(front end)에서 뒷부분으로 바깥쪽을 향하여 가늘어진다. 상기 외부 부분(7)은 사용 중 기구(10)를 제자리에 안전하게 유지하기 위하여 질벽을 밀어낼 정도로 탄성이 있다.
램프 시스템(12)은 하우징(1) 내에 밀봉되어 있다. 이 시스템(12)은 LED 어레이(5)와 컨트롤 서킷(6)을 포함한다. 이 컨트롤 서킷(6)은 아래에 더욱 상세히 논의될 것이다. 그것은 사용중 자궁경부를 조명할 수 있도록 하기 위하여 LED에 전력을 제공한다.
하우징(1)의 전단은 치료 표면(2)을 형성한다. 이 치료 표면(2)은 사용 중 자궁경부의 입구 덮는 모양을 하고 있고, 따라서 LED(5)로부터의 조명이 치료 부위를 향하게 해준다. 치료 표면(2)은 링 모양의 접촉 표면(contact surface)(2a) 및 오목한 부분(concave portion)(2b)을 포함한다.
기구(10)의 제거를 돕기 위하여, 외부 부분(7)의 적어도 두 개의 위치에 실(4)이 부착된다. 실(4)을 쥐고 당기면, 외부 부분(7)이 안쪽으로 잡아 당겨져서 기구(10)의 제거가 용이하다.
도 2A 및 2B는 또한 자궁경부의 치료에 사용하기 위해 만들어진 기구(20)의 대안적인 구현을 나타내고 있다. 이 구현에서, 상기 기구(20)는 다시 일반적으로 원추형의 모양을 한 탄력 있는 외부 부분(27)을 포함한다. 게다가, 상기 치료 표면(22)은 다시 링 모양의 접촉 표면(22a) 및 오목한 부분(22b)으로 형성된다. 그러나, 이 구현에서는 단지 컨트롤 서킷(26)만이 하우징(21) 내에 밀봉된다. LED 어레이(25)는 접촉 표면(22)의 오목한 부분(22b) 안으로 튀어나와 있다.
또한, 상기 기구(20)는 하우징(21)의 후부로부터 연장되는 아치형 손잡이(23)를 포함한다. 첫번째 구현에서 사용된 실과는 달리, 상기 기구(20)의 손잡이(23)는 기구의 삽입과 제거 양쪽 모두를 돕는데 사용될 수 있다.
세번째 구현의 기구(30)는 도 3A 및 3B에 나타나 있다. 다시 한 번, 하우징(31) 및 외부 부분(37)의 주요 형태는 계속 변하지 않는다.
상기 기구(30)는 기구(10)의 것들과 디자인이 유사하다. LED 어레이(35) 및 컨트롤 서킷(36) 모두 하우징(31) 내에 수용되어 있고, 실(34)은 기구(30)의 제거를 돕기 위하여 제공된다.
그러나, 두 개의 중요한 차이점이 존재한다. 첫째로, 돌출부(38)는 치료 표면(32)으로부터 연장된다. 이 돌출부(38)는 약물 운반 시스템 및 LED(35)로부터의 빛이 향하는 광 튜브(light tube)를 형성한다. 상기 튜브는 광감작제 또는 전구체 뿐만 아니라 LED(35)로부터의 빛도 자궁경관(cervical canal, endocervix)으로 운반될 수 있도록 하므로, 광역학 치료를 제공하기 위한 기구(30)의 능력이 증가한다.
게다가, 치료 표면의 오목한 부분(32b)은 그 안에 치료 조성물(39)이 수용될 수 있는 저장소로서 작용한다. 이전의 구현의 오목한 부분(2b, 22b) 또한 이 조성물(39)을 수용하는데 적합할 것임을 알 수 있을 것이다. 이런 식으로, 본 발명의 기구는 또한 약물 운반 시스템으로서 작용할 수 있다. 상기 조성물(39)은 광역학 치료 또는 진단에 적합한 광감작제 또는 전구체를 포함한다. 상기 기구(10, 20, 30) 내에 이 조성물(39)을 넣음으로써, 상기 조성물은 기구의 삽입으로 치료 부위에 적용될 수 있다. 게다가, 자궁 경관으로의 상기 조성물의 운반은 또한 환자에게 기구를 삽입하기 전에 조성물을 돌출부(38)에 코팅함으로써 얻어질 수 있다. 역학 치료 또는 진단 전에 단 한 번의 침습적 처치만을 받을 필요가 있는 환자들은 이런 식으로 수행될 수 있다.
광 조사 기구의 임의의 바람직한 구현에 사용하는데 적합한 컨트롤 서킷을 도 4에 나타내었다. 이 컨트롤 서킷(40)은 LED 어레이(45)에 전력을 공급하기 위하여 사용되는 리튬 배터리(41)로부터 전력을 얻는다. 상기 컨트롤 서킷(40)은 LED 어레이(45)의 작동을 조절하는 마이크로프로세서(42)를 포함한다.
예를 들면, 상기 마이크로프로세서(42)는 선량 체제(dosage regime)를 프로그램할 수 있는 타이머 및 메모리를 포함할 수 있다. 따라서, LED 어레이(45)는 미리 정해진 시간의 길이만큼 치료 부위를 조명하도록 작동될 수 있고, 지속적으로 작동하거나 펄스 조명을 제공하도록 배열될 수 있다. 게다가, 상기 컨트롤 서킷(40)은 라이트 센서(43)를 포함한다. 이것은 컨트롤 서킷(40)의 어떠한 이상 또는 오작동도 환자에 의해 받아들여지는 선량에 영향을 주지 않도록 하기 위하여, 마이크로프로세서(42)가 LED(45)의 작동을 조절할 수 있는 피드백 서킷을 형성한다.
기구의 삽입 이전에, 컨트롤 서킷(40)의 작동을 시작하도록 스위치(46)를 끈다. 이것은 예를 들어, "지연 기간(dealy period)"의 타이밍을 개시할 수 있고, 그 후 마이크로프로세서(42)는 프로그램된 체재에 따라 LED 어레이(45)의 작동을 시작하게 될 것이다. 미리 정해진 시간 후 또는 (라이트 센서(43)에 의해 측정되는) 일정한 빛의 선량의 완료시, 상기 마이크로프로세서(42)는 LED(45)의 스위치를 끌 것이다. 그 후, 상기 기구는 제거될 수 있다.
변경된 구현에서, 상기 컨트롤 서킷은 또한 두 개의 작동 표시등을 포함한다(도시하지 않음). 이것들은 두 개의 LED를 포함할 수 있으며, 이중 하나는 만일 기구가 정확하게 작동한다면 켜지고, 그 중 두 번째 LED는 만일 임의의 오작동이 발생하면 켜진다; 빛의 조합은 특정 결점을 나타낼 수 있다. 대안적으로, 단일 작동 표시등만이 제공될 수 있으며, 그것은 기구의 정확한 작동의 완료시 켜지고, 임의의 오작동이 발생하면 불이 켜지지 않은 채로 유지된다. 상기 컨트롤 서킷은 가청 신호(audible signal)를 제공하기 위한 알람 기구, 및/또는 진동으로 신호를 제공하기 위한 진동 기구를 포함할 수 있다.
환자가 정확한 선량을 받는 것을 방해하는 임의의 오작동이 발생하는 경우, 이 시스템은 환자 및 의사에게 경고한다. 컨트롤 서킷으로부터의 신호는 또한 치료가 성공적으로 완료되었음을 표시할 수 있다.
도 5A 및 5B는 광 조사 기구의 네번째 구현을 나타내며, 이 구현에서 상기 기구는 인간 또는 동물의 신체의 구멍의 벽의 치료를 위해 배치된다. 상기 구멍은 예를 들어, 질(vagina), 직장(rectum), 귀(ear) 또는 코(nose)일 수 있다. 상기 기구의 특정 크기 및 특정 형태는 구멍의 크기 및 형태에 따라 달라질 수 있다.
상기 기구는 LED의 어레이(54) 및 전력공급 장치 및 컨트롤 서킷(55)을 봉입하는 하우징(51)을 포함한다. 도시된 구현의 하우징(51)은 반구형 말단(hemispherical end)(52)을 가지는 연장된 원통 모양이다. 이 모양은 질 및 직장 안으로 삽입하는데, 다른 구멍 안으로 삽입하는데 바람직한 형태이며, 원추형 말단(conical end)은 반구형 말단(52) 대신에 사용될 수 있다(도시하지 않음). 더욱 작은 기구가 코 안으로의 삽입을 위해 사용될 수 있고, 전형적으로 그 형태는 더욱 원추형이 되도록 조절될 수 있다. 귀 안으로의 삽입을 위해 더욱 작은 크기와 유사한 크기가 사용될 수 있다. 상기 반구형 말단(52)의 반대편 말단 (또는 임의의 원추형 말단)에서, 상기 기구는 삽입과 제거를 돕고, 만일 필요하다면 실을 달기 위한 루프(53)를 가진다.
하우징(51)의 연장된 원통 부분은 그것의 외부 원주방향 표면(outer circumferential surface) 주위에 치료 표면을 포함한다. 상기 치료 표면은 구멍의 벽 상의 치료 부위에 조명을 제공하기 위하여 구멍의 벽 내부와 접촉할 것이다. 이를 위하여, LED 램프 시스템은 치료 표면 밑의 연장된 원통 부분 주위에 위치된 LED의 어레이(54)를 포함한다. 상기 LED(54)는 원통형 치료 표면을 통하여 조명을 제공하기 위하여 배열된다. 변경된 구현에서, LED는 또한 반구형의 치료 표면의 아래 또는 기구의 원추형 말단 부위에 위치될 수 있다. 하우징(51)은 투명 실리콘으로 만들어지며, 이것은 또한 약물 운반 시스템으로서 작용할 수 있는 치료 표면을 형성한다. 상기 투명 실리콘은 LED 어레이로부터 방사된 빛을 분산하는 렌즈로서 작동하므로, 방사된 빛이 고르게 분포되도록 한다.
도 6A, 6B, 6C 및 6D는 광역학 치료를 위한 광 조사 기구(60)의 다섯번째 구현을 나타낸 것이다. 도 6D는 도 6C 상의 라인 A-A에 따른 단면도이다. 다섯번째 구현의 기구(60)는 자궁경부의 광역학 치료에 사용하도록 배열되고, 상부 하우징 부분의 아래로 연장되는 하부 원통형 하우징 부분(61b)에 더하여, 첫번째 및 두번째 구현과 유사한 특징을 가지는 상부 하우징 부분(61a)을 포함하는 하우징(61)을 가진다. 상기 상부 하우징 부분(61a)은 유연하며, 대략 원추형의 형태를 가지며 기구(60)의 전단으로부터 뒷부분으로 바깥을 향하여 가늘어지는 외부 부분(67)을 포함한다. 상기 외부 부분(67)은 사용 중 기구(60)를 제자리에 안전하게 유지하기 위하여 질벽을 밀어내도록 하기 위하여 탄력이 있다. 상부 하우징 부분(61a)의 모양과 그것의 외부 부분(67)은 도 6D에서 가장 명확하게 확인할 수 있다.
LED 램프 시스템(62)은 상부 하우징(61a) 내에 밀봉되며, 상기에 논의된 구현과 유사한 특징을 가진다. 상기 램프 시스템을 위한 전력공급 장치는 원통형 항우징 부분(61b) 내에 봉입된 배터리(68)이다. 상기 배터리는 상대적으로 타이트하게 그것을 둘러싸도록 만들어진 원통형 하우징 부분(61b)과 함께 1/2 AA 사이즈이다. 컨트롤 서킷(69) 또한 배터리와 함께 봉입되어 있고, 유리하게는 이것은 공간의 효율적인 사용을 위하여 배터리의 지름과 동일한 지름을 가지는 PCB의 형태를 취한다.
상부 하우징(61a)의 전단은 LED 램프 시스템(62)의 램프를 덮는 투명 물질의 렌즈인 치료 표면(63)을 형성한다. 네번째 구현과 같이, 이 물질은 또한 기구(60)의 유연한 하우징의 나머지 부분을 형성하는 투명 실리콘일 수 있다. 외부 부분(67) 및 외부 부분(67) 내부 측면의 양쪽, 상부 하우징 부분(61a)의 측면을 덮고, 원통형 부분(61b)을 완전하게 덮기 위하여 불투명한 흰색의 실리콘 오버-몰딩(over-molding)이 사용될 수 있다. 이 흰색의 오버-몰딩은 치료 표면의 렌즈를 위한 반사경(reflector)으로서 작용하며, 배터리(68) 및 컨트롤 서킷(69)을 포함할 수 있는 원통형 부분에 내부 부분을 감춘다. 일 구현에서, 하우징 부분(61)의 아래쪽 표면은 방사된 빛에 대하여 치료의 필요성이 없는 질 점막을 보호하기 위하여 검은색일 수 있다.
치료 표면(63)은 사용 중 자궁경부의 입구를 덮기 위한 모양을 하고 있으므로, LED로부터의 조명이 치료 부위로 향하도록 할 수 있다. 치료 표면(63)은 전형적으로 22 내지 30mm의 지름을 가지는 접촉 표면(63a)을 포함한다. 바람직한 구현에서, 상기 접촉 표면(63a)은 약물 운반 시스템, 즉 약물 운송 부위 또는 저장소로서 작용하며, 광감작제 또는 전구체를 운반한다.
기구의 삽입 및 제거를 용이하게 하기 위하여, 원통형 하우징 부분(61a)의 기부(base)에 루프(64)가 제공된다. 만일 필요하다면, 루프(64)에 실을 부착할 수 있다. 대안적으로, 상기 루프(64)는 없고 실이 원통형 하우징 부분(61b)의 적어도 두 부분에 직접 부착된다(도시하지 않음).
광 조사 기구(70)의 여섯번째 구현을 도 7A, 7B, 7C 및 7D에 나타내었다. 도 7D는 도 7C의 라인 B-B에 따른 단면도이다. 광 조사 기구(70)는 상부 하우징 부분(71) 및 하부 하우징 부분(71b)으로 이루어진 하우징(71)을 가지며, 여기에서 상부 하우징 부분(71a)은 다섯번째 구현의 기구(60)의 상부 하우징 부분(61a)과 유사하다. 상기 상부 부분(71a)은 따라서 일반적으로 원추형 부분(77)의 돌출된 상부 내에 접촉 부분(73a)과 오목한 부분으로 형성된 치료 표면(73)과 함께 원추형 외부 부분(77)을 포함한다. 상기 여섯번째 구현의 외부 부분(77)은 기구를 형성하는 대안적인 방식을 나타내는 다섯번째 구현의 외부 부분(67)보다 짧고, 다섯번째 및 여섯번째 구현 모두 각각 서로 다른 특징 및 이점을 가지는 더 짧거나 더 긴 가장자리 중 어느 하나를 사용하도록 개조될 수 있다. 루프(74)는 네번째와 다섯번째 구현과 유사한 방식으로 여섯번째 구현에 제공된다. 대안적으로, 상기 루프(74)는 없고, 하부 하우징 부분(71b) 상에 적어도 두 부분에 직접 실이 부착된다(도시하지 않음).
여섯번째 구현의 하부 원통형 하우징 부분(61b)은 일반적으로 상부 부분(71a)의 지름에 걸쳐 연장되는 그것의 장축(long axis)과 함께 삼각기둥(triangular prism)의 형태를 취하는 대안적인 하부 하우징 부분(71b)으로 대체된다. 상기 삼각기둥은 여섯번째 구현에서와 같은 원통형 부분에서 세로방향 대신 기구를 가로질러 횡단하도록 위치된 1/2 사이즈의 배터리를 수용하도록 배열된다. 기둥의 가장자리는 편안함을 위하여 둥글게 되어있다. 컨트롤 서킷(79)과 LED 램프 시스템(72) 모두 배터리(78) 위에 위치한다.
다섯번째 구현에서와 같이, 상기 여섯번째 구현은 빛이 치료 표면(73)으로 향하도록 흰색의 오버-몰딩을 포함할 수 있다.
상기에 논의된 바와 같이, 자궁경부의 치료를 위한 기구를 사용하면, 서로 다른 임신 내력을 가지는 환자를 효과적으로 치료할 수 있기 때문에 서로 다른 크기를 제공하는데 유리하다. 다섯번째 및 여섯번째 구현을 사용하면, 이 부분들이 자궁경부에 위치된 치료 표면과 함께 질 내에 기구를 고정하도록 작용하므로, 이것들의 서로 다른 크기는 상부 부분(61a, 71a)의 크기를 조절함으로써 달성될 수 있다. 전력공급 장치를 수용하는 하부 부분(61b, 71b)은 배터리(68, 78) 및 컨트롤 서킷(69, 79)에 사용되도록 표준화되어 배열될 수 있게 하는 단일 크기로 제조될 수 있다.
광역학 치료를 위한 광감작 조성물은 치료 부위의 표면에 직접적으로 또는 정맥 내 또는 경구로 투여된 조성물에 전신적으로 기구의 삽입 전에 환자에게 적용될 수 있다. 바람직하게는, 상기 조성물은 광감작 조성물이 기구의 삽입 동안 환자에게 적용되도록 하기 위하여 치료 표면에 적용된다. 오목한 치료 표면을 사용하는 구현에서, 광감작 제형(photosensitive formulation)은 상기에 논의된 바와 같이 제형의 저장소를 제공하는 오목한 부위 내에 위치될 수 있다. 대안적으로, 상기 기구의 물질은 요구되는 광감작 제형이 환자에게 전달하기 충분할 만큼 치료 표면에 부착될 수 있도록 한 후 상기 제형이 그 후 치료 표면상의 층에 간단하게 적용될 수 있도록 선택될 수 있다. 예를 들면, 네번째 구현의 기구와 함께 제형은 원통형 하우징의 바깥 주위의 층에 적용될 수 있다.
확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 기구는 긴 기간에 걸쳐 낮은 플루언스율로 인간 또는 동물 신체의 임의의 구멍에서 수행되는 광역학 치료를 위한 편리한 방법을 제공한다. 이것은 환자의 편의성을 증가시키며, 어떤 경우에는 치료의 효능을 증가시킨다.
상기에 기재된 구현들은 단지 실례를 위한 것이며, 보호 범위를 제한하는 것으로 받아들여서는 안된다. 당업자들은 청구항의 범위로부터 벗어나는 일 없이 이 구현들을 조정할 수 있음을 확인할 수 있을 것이다. 예를 들어, 하우징은 구멍 내로 충분하고 안전하게 삽입될 수 있는 임의의 형태일 수 있으며, 이 하우징의 정확한 형태는 기구가 인간 또는 동물 피험자를 위한 것인지의 여부와 치료하기 위한 구멍에 따를 것이다. 게다가, 다른 형태의 컨트롤 서킷과 LED 어레이도 본 발명 내에서 사용될 수 있다.

Claims (19)

  1. 구멍(orifice)에 충분히 삽입되고 고정되도록 개조된 하우징(housing), LED 램프 시스템 및 상기 LED 램프 시스템에 전력을 공급하기 위한 전력원(power source)을 봉입하고 있는 하우징을 포함하며, 여기에서 상기 기구는 구멍에 위치하고 있는 동안 독립적으로 작동가능(independently operational)한 것을 특징으로 하는, 광역학 치료(photodynamic therapy) 또는 진단을 제공하기 위하여 신체의 구멍 내로 삽입하기 위한 광 조사 기구(irradiation device).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은 사용 중 그것의 모양을 구멍의 벽면에 맞는 시큐어 핏(secure fit)으로 만들 수 있는 유연한 외부 부분(flexible outer portion)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 조사 기구.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 유연한 외부 부분은 기구의 후부를 향하여 바깥쪽으로 가늘어지는 연속면(continuous surface)을 형성하는 것을 특징으로 하는 광 조사 기구.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 유연한 외부 부분은 탄성이 있는 물질(resilient material)로 만들어지는 것을 특징으로 하는 광 조사 기구.
  5. 임의의 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서,
    전체의 하우징이 유연한 것을 특징으로 하는 광 조사 기구.
  6. 임의의 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징은 치료 표면, 치료 표면으로부터 방사능을 방사하도록 배열되는 LED 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 조사 기구.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 치료 표면은 LED 램프 시스템에 의해 방사된 파장을 가지는 빛을 완전히 투과시키는 것을 특징으로 하는 광 조사 기구.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 치료 표면은 기구를 사용하고 있을 때 치료 부위가 LED 램프 시스템으로부터 나온 빛으로 조명되도록 하기 위하여, 구멍의 치료 부위에 보완적합적으로 개조된 크기 및/또는 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 광 조사 기구.
  9. 제6항, 제7항 또는 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 치료 표면은 하우징 물질의 표면의 일부로 형성되고, 상기 물질은 LED 램프 시스템으로부터 방사된 빛을 분산시키도록 배열되는 것을 특징으로 하는 광 조사 기구.
  10. 임의의 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서,
    램프 시스템의 활성화를 위한 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 조사 기구.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 스위치는 하우징 내에 봉입되고, 하우징 내에 밀봉되어 있는 동안 작동되도록 배열되는 것을 특징으로 하는 광 조사 기구.
  12. 임의의 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 LED 램프 시스템은 사용 중 1 - 50 mW/cm2 범위의 빛의 세기를 제공하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 광 조사 기구.
  13. 임의의 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 LED는 300 - 800 nm 범위의 파장을 가지는 빛을 방사하는 것을 특징으로 하는 광 조사 기구.
  14. 임의의 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 LED 램프 시스템은 적어도 하나의 LED에 의해 제공된 조사(irradiation)를 조절하기 위한 컨트롤 서킷, 바람직하게는 펄스 조명(pulsed illumination)을 제공하도록 프로그램된 컨트롤 서킷을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 조사 기구.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 컨트롤 서킷은 기구가 정확하게 작동하는가의 여부를 사용자에게 알려주기 위한 리모트 터미널(remote terminal) 및/또는 피드백 시스템(feedback system) 및/또는 하나 또는 그 이상의 동작 표시등(performance indicator lights)과 연결하기 위한 리시버(receiver)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 조사 기구.
  16. 임의의 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기구는 치료 부위 위쪽에 균일한 조명을 제공하도록 배열된 렌즈 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 조사 기구.
  17. 제16항에 있어서,
    제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따를 경우, 여기에서 치료 표면은 렌즈 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 조사 기구.
  18. 임의의 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서,
    광감작제(photosensitizer) 또는 광감작제의 전구체(precursor), 바람직하게는 5-ALA 또는 5-ALA의 유도체, 바람직하게는 5-ALA 에스테르를 포함하는 조성물을 포함하는 조성물을 운반하기 위한 약물 운송 부위를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 조사 기구.
  19. 임의의 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기구는 적어도 하나 또는 그 이상의 단일 사용(single-use)을 촉진하고/하거나 재사용을 방지하는 특징을 포함하고, 바람직하게는 전력원(power source)이 단지 단일 사용에만 충분한 전력을 제공하도록 배열되고/되거나 컨트롤 서킷이 그것의 프로그래밍의 특징에 의하여 재사용을 방지하도록 배열될 수 있고/있거나 재사용이 일어날 때 회로 또는 소프트웨어를 파괴하는 비활성 메커니즘(deactivation mechanism)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 조사 기구.






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