KR20120085266A - 펌프를 가진 녹내장 배출 장치 - Google Patents

펌프를 가진 녹내장 배출 장치 Download PDF

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매튜 제이.에이. 리카르트
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알콘 리서치, 리미티드
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Abstract

녹내장 배출 장치는 제 1 단부가 눈의 전방에 위치되고 제 2 단부가 배출 위치에 위치된 메인 배출 튜브를 갖는다. 상기 메인 배출 튜브와 바이패스 배출 튜브가 병렬로 유체 커플링된다. 상기 바이패스 배출 튜브와 펌프가 소통한다. 상기 펌프는 제 1 챔버를 둘러싼 제 1 가요성 맴브레인과 제 1 구동기를 포함한다. 상기 펌프로부터 상류에 제 1 체크 밸브가 위치되고, 상기 펌프로부터 하류에 제 2 체크 밸브가 위치된다. 상기 제 1 체크 밸브로부터 상류에 능동형 밸브가 위치된다. 상기 능동형 밸브는 제 2 챔버를 둘러싼 제 2 가요성 맴브레인과 제 2 구동기를 포함한다. 상기 능동형 밸브와 상기 메인 배출 튜브의 제 2 단부 사이에 제 3 체크 밸브가 위치된다. 상기 제 1 챔버의 체적은 상기 전방으로부터 유체를 펌핑하기 위해 변화된다.

Description

펌프를 가진 녹내장 배출 장치{GLAUCOMA DRAINAGE DEVICE WITH PUMP}
본원은 2009년 9월 21일자로 출원된 미국특허출원번호 제 12/563,244호의 부분계속출원인 2009년 10월 30일자로 출원된 미국특허출원번호 제 12/609,043호의 부분계속출원인 2010년 1월 12일자로 출원된 미국특허출원번호 제 12/685,722호의 부분계속출원인 2010년 7월 8일자로 출원된 미국특허출원번호 제 12/832,449호를 우선권 주장한다.
본 발명은 루멘(lumen)을 세척할 수 있고, 섬유증을 예방할 수 있으며, 및/또는 체액을 적절하게 분산시킬 수 있는 전기분해 펌프를 가진 녹내장 배출 장치에 관한 것이다.
망막과 시신경에 영향을 주는 안과 질환군인 녹내장은 세계적으로 실명의 주요 원인들중 하나이다. 안내압(IOP)이 장기간 동안 정상 압력을 초과하는 압력으로 증가할 때, 녹내장이 발생한다. IOP는 안방수(aqueous humor) 생성과 안방수 배출의 불균형으로 인해 증가할 수 있다. 치료하지 않고 방치하면, 상승된 IOP는 시신경과 망막 섬유의 회복할 수 없는 손상을 유발하게 되고, 점진적인 영구적 시야 결손을 초래하게 된다.
눈의 모양체 상피는 안방수를 끊임없이 생산하고, 깨끗한 유체가 눈의 전방(각막과 홍채 사이의 공간)을 채운다. 안방수는 전방(anterior chamber)으로부터 복잡한 배출 시스템인 포도막-공막(uveoscleral pathway)을 통해 배출된다. 안방수의 생성과 배출 간의 정교한 균형이 눈의 IOP를 결정한다.
(만성 개방각 또는 원발성 개방각이라고도 하는) 개방각은 가장 일반적인 녹내장의 유형이다. 이 유형에서, 눈의 전방 구조가 정상으로 보일지라도, 전방에 축적되는 안방수(aqueous fluid)로 인해, IOP가 상승하게 된다. 치료하지 않고 방치하면, 이는 시신경과 망막의 영구적인 손상을 초래할 수 있다. 일반적으로, 안압을 낮추기 위해 안약이 처방된다. 몇몇 경우에서, 내과적 치료로 IOP를 적절하게 제어할 수 없다면, 수술이 실시된다.
인구의 약 10%만이 급성 폐쇄각 녹내장에 걸린다. 급성 폐쇄각은 눈의 전방 구조의 이상 때문에 발생한다. 이러한 경우의 대부분에서, 홍채와 각막 사이의 공간이 정상보다 더 좁고, 안방수(aqueous)가 통과하는 채널이 더 작아지게 된다. 안방수의 흐름이 완전히 막히게 되면, IOP이 급상승하게 되며, 급성 폐쇄각 발병을 초래한다.
속발성 녹내장은, 염증, 외상, 수술의 기왕력, 당뇨, 종양 및 특정 약물과 같은, 다른 질병 또는 눈 내부의 문제로 인해 발생한다. 이러한 유형에 있어서, 녹내장과 근본적인 문제가 모두 치료되어야 한다.
도 1은 녹내장의 프로세스를 설명하는데 도움이 되는 눈의 전방 부분을 도시한 도면이다. 도 1에는 수정체(110), 각막(120), 홍채(130), 모양체(140), 섬유주(150) 및 쉴렘관(160)이 도시되어 있다. 해부학적으로, 눈의 전방은 녹내장을 유발하는 구조들을 포함한다. 전방에서 수정체(110)와 인접하게 홍채(130) 아래에 놓인 모양체(140)에 의해 안방수가 생성된다. 이 안방수는 수정체(110)와 홍채(130)를 지나(washes over) 전방 각에 위치한 배출 시스템으로 흐르게 된다. 눈 주위로 연장하는 전방 각은 안방수가 배출될 수 있도록 하는 구조들을 포함하고 있다. 녹내장과 가장 흔하게 관련이 되는 제 1 구조는 섬유주(150)이다. 섬유주(150)는 전방 각 주위로 연장한다. 섬유주(150)는 필터로서의 역할을 하는 것으로 보이며, 안방수의 유출을 제한하고, IOP를 생성하는 배압을 제공한다. 쉴렘관(160)은 섬유주(150)를 지나서 위치하고 있다. 쉴렘관(160)은 안방수가 전방으로부터 유출될 수 있도록 하는 집결관을 갖는다. 도 1의 전방에서 2개의 화살표는 모양체(140)로부터 렌즈(110)와 홍채(130) 위를 지나(over) 섬유주(150)를 통과하여 쉴렘관(160)과 그 집결관 내로의 안방수의 흐름을 나타낸다.
녹내장 환자에서, IOP는 24시간 주기 동안 광범위하게 변할 수 있다. 일반적으로, IOP는 기상 즉시 약물을 투여하기 전 이른 아침 시간에 최고조에 이른다. 더 높은 압력은 시신경을 손상시키고, 실명으로 이어질 수 있다. 따라서, IOP를 제어하는 능동형 녹내장 배출 장치를 갖는 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 원리와 일치하는 일 실시예에서, 본 발명은, 눈의 전방에 위치되도록 구성된 제 1 단부와 배출 위치에 위치되도록 구성된 제 2 단부를 가진 튜브; 상기 튜브와 유체소통하고, 챔버를 둘러싼 가요성 맴브레인과 구동기를 포함하는 펌프; 상기 펌프의 상류에 위치된 제 1 체크 밸브; 및 상기 펌프의 하류에 위치된 제 2 체크 밸브;를 포함하고, 상기 전방으로부터 상기 배출 위치로 유체를 펌핑하기 위해 상기 챔버의 체적이 변화되는, 녹내장 배출 장치이다.
본 발명의 원리와 일치하는 다른 실시예에서, 본 발명은, 눈의 전방에 위치되도록 구성된 제 1 단부와 배출 위치에 위치되도록 구성된 제 2 단부를 가진 메인 배출 튜브; 상기 메인 배출 튜브와 병렬로 유체 커플링된 바이패스 배출 튜브; 상기 바이패스 배출 튜브와 소통하고, 제 1 챔버를 둘러싼 제 1 가요성 맴브레인과 제 1 구동기를 포함하는 펌프; 상기 펌프의 상류에 위치된 제 1 체크 밸브; 상기 펌프의 하류에 위치된 제 2 체크 밸브; 상기 제 1 체크 밸브의 상류에 위치되고, 제 2 챔버를 둘러싼 제 2 가요성 맴브레인과 제 2 구동기를 포함하는 능동형 밸브; 및 상기 능동형 밸브와 상기 메인 배출 튜브의 제 2 단부 사이에 위치된 제 3 체크 밸브;를 포함하고, 상기 전방으로부터 상기 배출 위치로 유체를 펌핑하기 위해 상기 제 1 챔버의 체적이 변화되는, 녹내장 배출 장치이다.
본 발명의 원리와 일치하는 다른 실시예에서, 본 발명은, 눈의 전방에 위치되도록 구성된 제 1 단부와 배출 위치에 위치되도록 구성된 제 2 단부를 가진 배출 튜브; 상기 배출 튜브와 소통하고, 챔버를 둘러싼 가요성 맴브레인과 구동기를 포함하는 능동형 밸브; 및 상기 능동형 밸브와 상기 메인 배출 튜브의 제 2 단부 사이에 위치된 체크 밸브;를 포함하고, 상기 배출 튜브를 적어도 부분적으로 차단하기 위해 상기 챔버의 체적이 변화되는, 녹내장 배출 장치이다.
전술한 일반적인 설명과 하기된 상세한 설명은 모두 예시적이며 해설적일 뿐이고, 청구된 본 발명을 더 설명하고자 한 것임을 이해하여야 한다. 하기된 설명과 아울러 본 발명의 실시는 본 발명의 추가적인 장점과 목적을 개시하고 제안한다.
첨부도면은 본 명세서에 통합되어 그 일부를 구성하고, 본 발명의 다수개의 실시예를 도시하고 있으며, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
도 1은 눈의 전면부(front portion)를 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명의 원리에 따른 IOP 측정 시스템의 블럭도이며,
도 3은 본 발명의 원리에 따른 IOP 센서를 도시한 도면이고,
도 4는 본 발명의 IOP 센서의 하나의 가능한 응용예를 도시한 도면이며,
도 5는 본 발명의 원리와 일치하는 IOP 센서의 엔드 캡(end cap) 구현예이고,
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 원리와 일치하는 IOP 센서의 엔드 캡 구현예의 사시도이며,
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 원리에 따른 루멘 세척 밸브의 사시도이고,
도 8은 본 발명의 원리에 따른 섬유 세척 부재를 가진 루멘 세척 밸브의 사시도이며,
도 9는 본 발명의 원리에 따라 섬유증을 세척하기 위한 안방수 분산 부재를 가진 루멘 세척 밸브의 사시도이고,
도 10은 본 발명의 원리에 따른 하이브리드 외부 부재를 가진 루멘 세척 밸브의 사시도이며,
도 11a 및 도 11b는, 단일 및 이중 루멘 버전을 모두 포함하고 있는, 본 발명의 원리에 따른 밸브 및 압력 센서 시스템의 엔드 캡 구현예를 도시한 도면이고,
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 시스템과 함께 사용될 수 있는 이중관의 단면도이며,
도 13은 본 발명의 원리에 따른 2개의 루멘 밸브 및 압력 센서 시스템의 사시도이고,
도 14는 본 발명의 원리에 따른 전력 발생기의 사시도이며,
도 15는 본 발명의 원리에 따라 튜브에 위치된 로터의 단부도이고,
도 16은 본 발명의 원리에 따른 녹내장 배출 시스템에서 전력 발생기의 하나의 가능한 위치를 도시한 도면이며,
도 17은 본 발명의 원리에 따른 녹내장 배출 시스템에서 전력 발생기의 다른 가능한 위치를 도시한 도면이고,
도 18은 본 발명의 원리에 따른 IOP 센서 및 펌프 및/또는 밸브 메커니즘을 도시한 도면이며,
도 19는 본 발명의 원리에 따른 펌프 및/또는 밸브 메커니즘의 하나의 가능한 응용예를 도시한 도면이고,
도 20은 본 발명의 원리에 따른 펌프 및 밸브 메커니즘을 도시한 도면이며,
도 21a 및 도 21b는 본 발명의 원리에 따른 펌프 및 밸브 메커니즘의 하나의 가능한 작동을 도시한 도면이고,
도 22a 내지 도 22c는 본 발명의 원리에 따른 펌프 메커니즘과 상기 펌프 메커니즘의 하나의 가능한 작동을 도시한 도면이다.
이하, 첨부도면에 그 예가 도시되어 있는 본 발명의 예시적 실시예들을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다. 가능한 한, 모든 도면에서 동일하거나 유사한 부품을 표시하기 위해 동일한 참조번호를 사용하였다.
도 2는 본 발명의 원리에 따른 IOP 측정 시스템(200)의 블럭도이다. 도 2에서, IOP 측정 시스템은 전원(205), (P1, P2, 및/또는 P3를 포함할 수 있는)IOP 센서(210), 프로세서(215), 메모리(220), 데이터 전송 모듈(225) 및 선택적인 스피커(230)를 포함한다.
다른 유형의 배터리가 채용될 수 있으나, 통상적으로, 전원(205)은 리튬 이온 또는 리튬 폴리머 배터리와 같은 충전식 배터리이다. 또한, 임의의 다른 유형의 전지도 전원(205)용으로 적합하다. 전원(205)은 시스템(200)에, 보다 구체적으로는 프로세서(215)에 전력을 제공한다. 전원은 RFID 링크 또는 다른 유형의 전자 커플링(magnetic coupling)을 통해 충전될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 전원(205)은 하기된 바와 같이 전력 발생기(1410)에 의해 발생된 전하를 저장하는 커패시터이다. 전원(205)을 구현하기 위해, 다른 유형의 전하 저장 장치 또는 에너지 저장 장치들이 채용될 수도 있다. 보다 구체적으로 하기된 바와 같이, 전력 발생기(1410)는 전원(205)에 커플링된다.
통상적으로, 프로세서(215)는, 논리 기능을 실행할 수 있는, 파워와 입출력 핀들을 가진 집적 회로이다. 다양한 실시예에서, 프로세서(215)는 표적화된 장치 컨트롤러(targeted device controller)이다. 그러한 경우, 프로세서(215)는 데이터 전송 모듈(225), 스피커(230), 전원(205) 또는 메모리(220) 같은 특정 장치 또는 부품에 대해 표적화된 특수한 제어 기능을 실행한다. 다른 실시예에서, 프로세서(215)는 마이크로프로세서이다. 그러한 경우, 프로세서(215)는, 장치의 두 개 이상의 부품을 제어하기 위해 기능할 수 있도록, 프로그램가능하다. 다른 경우들에서, 프로세서(215)는 프로그램가능한 마이크로프로세서가 아니며, 그 대신, 서로 다른 기능을 수행하는 여러가지 부품들을 제어하도록 구성된 특수 목적용 컨트롤러이다.
통상적으로, 메모리(220)는 NAND 플래쉬 메모리와 같은 반도체 메모리이다. 반도체 메모리의 크기가 매우 소형이며 시스템(200)의 메모리 수요가 작기 때문에, 메모리(220)는 시스템(200)의 매우 작은 설치공간을 점유한다. 메모리(220)는 프로세서(215)와 인터페이스한다. 따라서, 프로세서(215)는 메모리(220)에 대한 기록과 메모리(220)로부터의 판독이 가능하다. 예를 들어, 프로세서(215)는 IOP 센서(210)로부터 데이터를 판독하고, 상기 데이터를 메모리(220)에 기록하도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 일련의 IOP 판독값이 메모리(220)에 저장될 수 있다. 또한, 프로세서(215)는, 메모리(220)에 대한 소거 또는 겹쳐쓰기(overwriting), 메모리(220) 만재(full) 시기의 탐지, 및 반도체 메모리 관리와 연관된 다른 일반적 기능과 같은, 다른 기본적인 메모리 기능을 실시할 수 있다.
데이터 전송 모듈(225)은 임의의 갯수의 여러가지 유형의 데이터 전송을 채용할 수 있다. 예를 들면, 데이터 전송 모듈(225)은 라디오와 같은 능동형 장치일 수 있다. 또한 데이터 전송 모듈(225)은 RFID 택(tag) 상의 안테나와 같은 수동형 장치일 수 있다. 이 경우, RFID 택은 안테나 형태의 데이터 전송 모듈(225)과 메모리(220)를 포함한다. 이후 상기 메모리(220)에 대한 데이터 기록 또는 메모리(220)로부터의 데이터 판독을 위해 시스템(200) 부근에 RFID 판독기(reader)가 위치될 수 있다. 메모리(220)에 통상적으로 저장되는 (시간 주기 동안의 IOP 판독값을 포함하는) 데이터의 양이 적을 것으로 예상되기(likely) 때문에, 데이터가 전송되는 속도는 중요하지 않다. 메모리(220)에 저장되어 데이터 전송 모듈(225)에 의해 전송될 수 있는 다른 유형의 데이터로는, 이에 한정되지는 않지만, 전원 데이터(예컨대, 배터리 부족(low battery), 배터리 결함), 스피커 데이터(경고음, 음성), IOP 센서 데이터(IOP 판독값, 문제 상태) 등이 포함된다.
선택적인 스피커(230)는 위험한 상태가 존재할 때 환자에게 경고음 또는 음성을 제공한다. 예를 들면, IOP가 환자를 위험하게 하거나 손상을 유발할 것 같은 레벨이면, 스피커(230)는 환자에게 치료(medical attention)를 받도록 하거나 안약을 투약하도록 경보하기 위해 경고음을 발할 수 있다. 프로세서(215)는 IOP 센서(210)로부터의 IOP 측정값을 판독한다. 프로세서(215)가 한계값을 초과하는 하나 또는 일련의 IOP 측정값을 판독하면, 이후 프로세서(215)는 경고를 발하도록 스피커(230)를 작동시킬 수 있다. 상기 한계값은 메모리(220)에 설정되어 저장될 수 있다. 이러한 방식에서, IOP 한계값은 의사에 의해 설정될 수 있으며, IOP 한계값이 초과되면, 경고음이 울릴 수 있다.
대안적으로, 데이터 전송 모듈은 상승된 IOP 상태를, PAD, 휴대폰, 컴퓨터, 손목시계(wrist watch), 맞춤형 전용 장치(custom device exclusively for this purpose), 원격 접속가능한 데이터 저장 사이트(예컨대, 인터넷 서버, 이메일 서버, 문자 메세지 서버) 또는 다른 전자 장치와 같은, 2차 장치로 전달하도록 작동될 수 있다. 일 실시예에서, 개인용 전자 장치는 데이터를 원격 접속가능한 데이터 저장 사이트(예컨대, 인터넷 서버, 이메일 서버, 문자 메세지 서버)에 업로드한다. 예컨대, 의사(medical personnel)가 실시간으로 볼 수 있도록, 원격 접속가능한 데이터 저장 사이트에 정보가 업로드될 수 있다. 이 경우, 상기 2차 장치는 스피커(230)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 병원 시설(hospital setting)에서, 환자가 녹내장 수술을 받고 시스템(200)이 이식된 후, 환자의 병상 옆에 2차 장치가 위치될 수 있다. 녹내장 수술후 IOP 변동(높거나 낮거나 모두 위험한 상태임)은 흔하기 때문에, 이식된 IOP 센서(210)에 의해 만들어지는 IOP 측정값을 프로세서(215)가 판독할 수 있다. 프로세서(215)가 불안전한 IOP 상태를 판독하면, 데이터 전송 모듈(225)이 스피커(230)를 통해, 또는 2차 장치로 불안전 판독값을 전송함으로써, 환자와 의료진에게 경보할 수 있다.
이러한 시스템은 병원 시설 외부에서 사용하기에도 적합하다. 예를 들어, 불안전한 IOP 상태가 존재하면, 프로세서(215)는 들을 수 있는 경고를 발하도록 스피커(230)를 작동시킬 수 있다. 이후 경보를 들은 환자는 치료를 요청할 수 있다. 의학 전문가(medical professional)는 다양한 방식으로 경보를 해제할 수 있다. 예를 들어, 데이터 전송 모듈(225)이 RFID 택인 경우, 외부 장치와 시스템(200) 간에 RFID 링크가 설정될 수 있다. 이 외부 장치는 스피커(230)를 끄기 위해 시스템(200)과 통신할 수 있다. 대안적으로, 시스템(200)에 의해 광학 신호가 판독될 수 있다. 이 경우, 데이터 전송 모듈(225)은 스피커(230)를 끄라는 명령과 같은 명령을 나타내는 일련의 광펄스를 수신할 수 있는 광수신기를 갖는다.
도 3은 본 발명의 원리에 따른 IOP 센서를 도시한 도면이다. 도 3에서, IOP 센서는 3개의 압력 센서(P1,P2,P3), 배출 튜브(430), 밸브(420) 및 분할기(divider)(350)를 포함한다. 압력 센서(P1)는 전방(340) 내에 위치되거나 전방(340)과 유체 소통하고, 압력 센서(P2)는 결막하 공간 내의 배출 위치(drainage site)에 위치되며, 압력 센서(P3)는 압력 센서(P1,P2)로부터 원격지에 위치된다. 압력 센서(P1)는 전방과 유체 소통하는 루멘 또는 튜브 내에 위치될 수도 있다. 따라서, 압력 센서(P1)는 전방 내의 압력을 측정하고, 압력 센서(P2)는 배출 위치에서의 압력을 측정하며, 압력 센서(P3)는 일반적으로 대기압을 측정하거나 그에 대응한다.
도 3에서, 튜브(430)는 눈의 전방(340)으로부터 안방수를 배출한다. 밸브(420)는 튜브(430)를 통한 안방수의 흐름을 제어한다. 압력 센서(P1)는 밸브(420)로부터 상류이면서 전방(340)으로부터 하류에 있는 튜브(430) 내의 압력을 측정한다. 이러한 방식으로, 압력 센서(P1)는 전방(340) 내의 압력을 측정한다. 압력 센서(P1)가 전방의 하류에 있는 튜브 내에 위치되어(심지어 공막과 결막 사이에 위치되어) 측정한 것과 실제 전방 압력 간의 예상되는 측정 불일치는 매우 작다. 예컨대, 관류에 대한 포이쉴리의 법칙(Poiseuille's law)에 따르면, 분당 3㎕/min인 물의 유동 속도에 대해, 내경이 0.300㎜이고 길이가 5㎜인 튜브에서 0.01 ㎜Hg의 압력 강하가 예상된다.
분할기(350)는 압력 센서(P3)로부터 압력 센서(P2)를 분리한다. 압력 센서(P2)는 배출 위치(예컨대, 도 4의 410)에 위치된다. 따라서, 압력 센서(P2)는 일반적으로 안방수를 함유하고 있는 포켓 내에 위치되어 다시 말해서, 습한 위치(41) 내에 위치되어 있다. 압력 센서(P3)는 분할기(350)에 의해 압력 센서(P2)로부터 물리적으로 분리된다. 분할기(350)는 압력 센서(P3)의 건조한 위치(360)로부터 압력 센서(P2)의 습한 위치(410)를 분리하는 물리적 구조물이다. 분할기(350)는 본 발명의 시스템이 단일 기판 상에 위치될 때 포함된다. 이 구성에서, 모든 3개의 압력 센서(P1,P2,P3)들은 튜브(430), 밸브(420), 분할기(350) 및 시스템의 다른 부품들을 포함하고 있는 기판 상에 위치된다.
본 발명의 일 실시예에서, 압력 센서(P3)는 눈에 매우 근접하여 위치된다. 압력 센서(P3)는 눈의 결막 아래에 이식될 수 있다. 그러한 경우, 압력 센서(P3)는 대기압과 상호연관될 수 있는 압력을 측정한다. 예컨대, 실제 대기압은 압력 센서(P3)의 압력 판독값에 따라 변화할 수 있다. 압력 센서(P3)는 배출 위치로부터 분리된 결막하 공간의 건조한 부위(360)에 위치될 수도 있다. 위치와 무관하게, 압력 센서(P3)는 눈 주위에서 또는 눈의 표면에서 대기압을 측정하고자 하는 것이다.
일반적으로, IOP는 (압력 센서(P1)에 의해 측정된 바와 같은)눈 내부의 절대압과 (압력 센서(P3)에 의해 측정된 바와 같은)대기압 간의 차이를 판독하는 게이지 압력이다. 전형적으로, 약 760㎜Hg인 대기압은 크기가 10㎜Hg나 그를 초과하는 만큼 흔히 변한다. 또한, 환자가 수영, 하이킹, 비행기 탑승 등을 하는 경우, 유효 대기압이 100㎜Hg를 초과하여 현저히 변할 수 있다. IOP가 통상적으로 약 15㎜Hg인 범위내에 있으므로, 이러한 대기압의 변화는 상당한 것이다. 따라서, IOP를 24시간 모니터링하기 위해, (압력 센서(P3)에 의해 측정된 바와 같은) 눈 주위의 대기압과 (압력 센서(P1)에 의해 측정된 바와 같은)전방에 대한 압력 판독값을 갖는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에서, 실제 IOP가 계산(P1-P3 또는 P1-f(P3))될 수 있도록, 압력 판독값이 압력 센서(P1,P3)들에 의해 동시에 또는 시간을 두고(over) 거의 동시에 취득된다. 압력 센서(P1,P3)들의 압력 판독값은 프로세서(215)에 의해 메모리(220)에 저장될 수 있다. 시간에 따른(over) 실제 IOP를 의사(physician)가 해석할 수 있도록, 이들은 후에 메모리로부터 판독될 수 있다.
압력 센서(P1,P2,P3)들은 눈에 이식하기에 적합한 임의의 유형의 압력 센서일 수 있다. 이들은 각각 동일한 유형의 압력 센서일 수 있고, 또는 이들은 서로 다른 유형의 압력 센서일 수 있다. 예를 들면, 압력 센서(P1,P2)들은 (눈에 이식되는) 동일한 유형의 압력 센서이고, 압력 센서(P3)는 (눈 주위의) 상이한 유형의 압력 센서일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 압력 센서(P1,P2)들에 의해 취득된 압력 판독값은 전방(340)으로부터 안방수를 배출하는 장치를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 도 4는 압력 센서(P1,P2)의 판독값을 이용하는 본 발명의 IOP 센서의 하나의 가능한 응용예를 도시한 도면이다. 도 4에서, 압력 센서(P1)는 눈의 전방(340) 내의 압력을 측정한다. 압력 센서(P2)는 배출 위치(410)에서의 압력을 측정한다.
녹내장을 제어하기 위해 전방(340)으로부터 안방수를 배출하기 위한 많은 장치들이 개발되어 왔다. 이 장치들의 대부분은 전방(340)으로부터 배출 위치(410)로 안방수를 분류(shunt; 분기되어 흐르는)시키는 튜브의 변형들이다. 예를 들면, 안방수를 전방(340)으로부터 결막하 공간으로 분류시킴으로써 결막 아래에 낭포(bleb)를 형성하거나, 공막하 공간으로 분류시킴으로써 공막 아래에 낭포를 형성하는, 튜브가 개발되었다(낭포는 결막 아래에 또는 공막 아래에 형성되는 유체 포켓임을 유의하라). 다른 튜브 디자인들은 안방수를 전방으로부터 맥락막상강 공간(suprachoroidal space), 모양체상강 공간, 포도막 주위 공간, 또는 맥락막으로 분류시킨다. 다른 응용예에서, 튜브들은 안방수를 전방으로부터 쉴렘관, 쉴렘관 내의 집결관, 또는 상공막 정맥 같은 임의의 다수의 여러가지 혈관들로 분류시킨다. 심지어, 일부 튜브들은 안방수를 전방으로부터 결막 외부로 분류시킨다. 마지막으로, 일부 응용예에서, 튜브가 전혀 사용되지 않는다. 예를 들면, 섬유주절제술(trabeculectomy)(또는 다른 유형의 여과 시술(filtering procedure))에서, 작은 구멍이 결막하 또는 공막하 공간으로부터 전방까지 만들어진다. 이러한 방식으로, 안방수가 전방으로부터 구멍을 통해 결막 또는 공막 아래의 낭포로 배출된다. 이와 같이 안방수가 분류되는 여러가지 해부학적 위치들은 각각 배출 위치(410)의 예이다. 배출 위치(410)의 다른 예로서는, 이에 한정되지 않지만, 결막하 공간, 맥락막상강 공간, 공막하 공간, 모양체상강 공간, 쉴렘관, 집결관, 상공막 정맥, 및 포도막-공막 경로 등이 포함된다.
도 4에서, 하나의 단부에 밸브(420)를 가진 튜브(430)가 전방(340)에 하나의 단부가 배출 위치(410)에 나머지 하나의 단부가 놓이도록 위치되어 있다. 이러한 방식으로, 튜브(430)는 전방(340)으로부터 안방수를 배출 위치(410)로 배출한다. 밸브(420)는 전방(350)으로부터 배출 위치(410)까지 안방수의 흐름을 제어한다. 압력 센서(P1)는 전방 내에 위치되거나, 전방(340)과 유체 소통한다. 도 3의 실시예에 도시된 바와 같이, 압력 센서(P1)는 밸브(420)로부터 상류에 위치한다. 이러한 방식으로, 압력 센서(P1)는 결막하 공간 내에 위치되지만, 전방(340)과 유체 소통한다.
압력 센서(P1)가 전방(340) 내의 압력을 측정하고, 압력 센서(P2)가 배출 위치(410)에서의 압력을 측정하므로, 이들 2개의 압력 센서(P1,P2)에 의해 취득된 판독값들 간의 차이는 전방(340)과 배출 위치(410) 간의 압력차의 지표를 제공한다. 일 실시예에서, 이 압력차는 전방(340)으로부터 배출 위치(410)까지의 안방수의 유동 속도를 나타낸다.
전방(340)을 배출 위치(410)로 분류시키는 여과 수술과 연관된 하나의 합병증은 IOP가 위험하게 강하하는 저안압이며, 이는 심각한 결과를 초래할 수 있다. 저안압을 방지하기 위해, 전방(340)으로부터 배출 위치(410)까지 안방수의 유출 속도를 제어하는 것이 바람직하다. 압력 센서(P1)와 압력 센서(P2)로부터의 판독값들은 밸브(420)를 제어함으로써 튜브(430)를 통한 유동 속도를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 압력 센서(P1)와 압력 센서(P2)로부터의 압력 판독값들에 기초하여 밸브(420)가 제어될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, (압력 센서(P1)와 압력 센서(P3)로부터의 판독값들에 기초한) IOP는 밸브(420)를 제어함으로써 조절될 수 있다. 이 방식에서, IOP는 제어 매개변수이다. 밸브(420)는 특정 IOP(예컨대, 15㎜Hg의 IOP)를 유지하도록 조절될 수 있다. 특정 IOP를 유지하기 위해, 밸브(420)는 낮 동안 보다 밤에 더 많이 개방될 수 있다. 다른 실시예에서, IOP 강하가 제어될 수 있다. 여과 수술 직후, IOP는 급강하할 수 있다. 압력 센서(P1,P3)들로부터의 판독값들에 기초하여 IOP가 점진적으로 강하하게 하기 위하여, 밸브(420)가 조절될 수 있다.
본 발명의 다른 실시에에서, 압력 센서(P2)로부터의 (또는, 압력 센서(P3)에 의해 측정된 바와 같은 대기압과 압력 센서(P2) 간의 차이로부터의) 판독값들은, 낭포의 형태를 제어하기 위하여, 밸브(420)를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 여과 수술과 연관된 문제점들 중 하나는 낭포 파손이다. 낭포는 형성부전(poor formation) 또는 섬유증으로 인해 파손될 수 있다. 낭포 내의 압력은 낭포 형태를 결정하는 하나의 요소이다. 너무 큰 압력은 낭포가 바람직하지 않은 위치로 이동하도록 하거나, 섬유증으로 이어질 수 있다. (이 경우에는 낭포인, 배출 위치(410)에서의) 압력 센서(P2)로부터의 판독값을 이용함으로써, 낭포의 압력이 제어될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, (압력 센서(P2)에 의해 측정된 바와 같은) 낭포 내의 압력과 (압력 센서(P3)에 의해 측정된 바와 같은) 대기압 간의 차이가 바람직한 낭포 압력을 유지하기 위하여 밸브(420)를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 방식으로, 본 발명의 IOP 압력 센서는 낭포를 적절하게 유지하기 위해 사용될 수도 있다.
밸브(420)는 마이크로프로세서(215) 또는 적당한 PID 컨트롤러에 의해 제어될 수 있다. 밸브(420)의 작동을 제어함으로써, (바람직한 유동 속도에 대응하는)바람직한 압력차가 유지될 수 있다. 마찬가지로, 바람직한 IOP, IOP 변화율 또는 낭포 압력이 밸브(420)의 작동을 제어함으로써 제어될 수 있다.
밸브(420)가 밸브로서 도시되었으나, 이는 전방(340)으로부터 배출 위치(410)까지 안방수의 흐름을 측정, 제한 또는 허용하는 임의의 다수의 여러가지 유동 제어 구조물일 수 있다. 또한, 밸브(420)는 튜브(430) 내부에 또는 튜브를 따라 어느 곳이든 위치될 수 있다.
마지막으로, 본 발명의 IOP 센서의 다른 많은 유사한 용도들이 존재한다. 예를 들면, 튜브(420)가 일부 바람직하지 않은 방식으로 막히거나 차단되었는지를 결정하기 위해, 다양한 압력 판독값들이 사용될 수 있다. 따라서, 배출 장치의 고장이 검출될 수 있다. 전방(340)을 배출 위치(410)로 분류시키는 자가 세척 루멘에서, 바람직하지 않은 폐색은 압력 센서(P1,P2,P3)의 압력 판독값들에 기초하여 세척될 수 있다.
도 5는 본 발명의 원리와 일치하는 IOP 센서의 엔드 캡 구현예이다. 도 5에서, 압력 센서(P1,P3)들은 엔드 캡(510)에 통합된다. 엔드 캡(510)은 액밀 시일(fluid tight seal)을 형성하도록 튜브(430)에 결합(fit)된다. 튜브(430)의 하나의 단부는 전방(340) 내에 있고, (엔드 캡(510)이 위치한) 튜브(430)의 나머지 하나의 단부는 전방(340)의 외부에 위치한다. 통상적으로, 튜브(430)의 하나의 단부는 전방(340) 내에 있고, 나머지 하나의 단부는 결막하 공간 내에 있다. 이러한 방식으로, 압력 센서(P1)는 전방(340)과 유체 소통한다. 전방(340)과, 상기 전방(340)과 유체 접촉하는 튜브(430)의 내부 간에 압력차가 거의 없기 때문에, 압력 센서(P1)는 전방(340) 내의 압력을 측정한다. 압력 센서(P3)는 전방(340)과 무관하며, 대기압을 측정하거나 대기압과 상호 연관될 수도 있다.
녹내장 여과 수술에서와 같이, 통상적으로, 튜브(430)는 눈 안에 위치되어 전방(340)을 결막하 공간에 연결한다. 이 경우, 압력 센서(P3)는 결막하 공간 내에 위치한다. 이 구성에서, 압력 센서(P3)는, 대기압과 매우 근접한 압력이거나, 또는 간단한 함수를 사용하여 대기압과 상호 연관될 수 있는 압력 중 하나를 측정한다. 플러그(510)가 액밀 시일을 튜브(430)에 제공하기 때문에, 압력 센서(P3)는 압력 센서(P1)로부터 격리된다. 따라서, 압력 센서(P1,P3)들의 압력 판독값들 간의 차이(P1-P3)로서 정확한 IOP 판독값이 취득될 수 있다. 일 실시예에서, 전형적으로, 피에조저항성 결정인 단일의 얇은 멤브레인(520)이 센서 패키지 내에 존재하며, 일측(튜브 측)은 압력 센서(P1)에 대해 노출되고, 타측(격리 측)은 압력 센서(P3)에 대해 노출됨으로써, 멤브레인(520)에서의 순압력은 IOP에 대응하는 게이지 판독값을 제공하는 센서에 의해 기록된다.
도 6a 및 도 6b는 도 5의 엔드 캡 구현예의 사시도이다. 이 실시예에서, 압력 센서(P1)는 엔드 캡(510)의 하나의 단부에 위치됨으로써, 튜브(430) 내부에 위치될 수 있다. 압력 센서(P3)는 엔드 캡(510)의 나머지 하나의 단부에 위치됨으로써, 튜브(430) 외부에 위치될 수 있다. 멤브레인(520)은 압력 센서(P3)로부터 압력 센서(P1)를 분리한다. 이러한 방식으로, 압력 센서(1)는 압력 센서(P3)로부터 격리된다. 압력 센서(P1,P3)들이 엔드 캡(510) 내에서 맴브레인(520)의 대향면들에 위치된 것으로 도시되어 있으나, 이들은 압력 측정을 용이하게 하기 위해 임의의 적당한 위치에 엔드 캡(510)과 일체로 위치될 수도 있다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 원리에 따른 루멘 세척 밸브의 사시도이고, 이는 제어 밸브(420)로서의 역할을 할 수 있다. 도 7a 및 도 7b에서, 루멘 세척 밸브(700)는 튜브(710), 하우징(720), 액츄에이터(730), 액츄에이션 암(740), 테이퍼형 암(750), 압력 센서(P1) 및 압력 센서(P2)를 포함한다. 도 3 및 도 4를 참조하여 전술한 바와 같이, 튜브(710)의 하나의 단부는 전방 내에 위치하고, 튜브(710)의 나머지 하나의 단부는 하우징(720)에 커플링된다. 압력 센서(P1)는 전방 내의 압력을 모니터링한다. 액츄에이터(730)는 하우징(720) 내에 위치한다. 액츄에이터(730)는 액츄에이션 암(740)에 커플링되고, 액츄에이션 암은 다시(in turn) 테이퍼형 암(750)에 견고하게 연결된다. 테이퍼형 암(750)은 튜브(710)의 루멘으로 연장하도록 구성된다. 압력 센서(P2)는 하우징(720)의 유출 영역(즉, 배출 위치)에 위치한다. 화살표들은 전방으로부터 배출 위치까지 안방수의 흐름을 나타낸다.
하우징(720)은 일반적으로 평탄하지만, 눈의 곡률과 부합하는 약간의 곡률을 가질 수 있다. 하우징(720)은 액츄에이터(730)를 홀딩한다. 하우징(720)은 액츄에이션 암(740)과 테이퍼형 암(750)을 또한 홀딩한다. 튜브(710)는 하우징(720)의 내부에 위치된 채널에 유체 커플링된다. 이 채널은 전방으로부터 (튜브(710)를 통해) 배출 위치까지 안방수를 전달한다. 하우징(720)은 스테인레스강과 같이 다수의 여러가지 생체에 적합한 임의의 재료로 제조될 수 있다.
액츄에이터(730)는 액츄에이션 암(740)을 평면에서 전후로 움직인다. 이러한 방식으로, 엑츄에이션 암(740)은 액츄에이터(730)에 의해 힘이 가해졌을 때 진동하거나 왕복운동한다. 테이퍼형 암(750)이 액츄에이션 암(740)에 견고하게 커플링되어 있기 때문에, 이 또한 튜브(710) 내에서 진동하거나 왕복운동한다. 액츄에이터(730)는 전자기 액츄에이션, 정전식 엑츄에이션, 압전식 액츄에이션 또는 형상 기억 합금 재료에 의한 액츄에이션과 같은 다수의 여러가지 공지된 임의의 방법들에 기초할 수 있다. 액츄에이션 암(740)은 액츄에이터(730)에 의해 낮은 반복도(예컨대, 수(a few) 헤르츠) 또는 높은 반복도(예컨대, 초음파)로 움직여질 수 있다.
테이퍼형 암(750)은 튜브(710) 내에 결합되는 크기이다. 이러한 방식으로, 테이퍼형 암(750)은 튜브(710)를 차단하고 있는 임의의 물질을 세척하기 위해 튜브(710) 내에서 전후로 진동하게 될 수 있다. 일반적으로, 테이퍼형 암(750)은 튜브(710) 내에 위치된 첨단(pointed end)을 갖는다. 도시된 바와 같이, 테이퍼형 암(750)은 튜브(710)를 통한 흐름을 제한하는 역할을 할 수 있어 밸브로서 기능하는 큰 테이퍼부를 또한 갖는다. 이러한 방식으로, 테이퍼형 암(750)은 튜브(710)를 차단하고 있는 물질을 세척하기 위해 진동할 수 있을 뿐만 아니라, 튜브(710)를 통한 흐름을 부분적으로 차단하는 위치로 이동할 수도 있다. 암(750)의 테이퍼진 디자인은, 하우징(720)과 튜브(710)에 대한 암(750)의 상대적 위치를 변화시킴으로써, 튜브(710)를 통한 가변적인 레벨의 유동 제어를 가능하게 한다.
밸브로서 사용될 때, 테이퍼형 암(750)은 배출 위치로 유입되고 전방을 빠져나가는 안방수의 양을 제한할 수 있다. 안방수 유동을 제어하는 것은 여과 수술 후 저안압(hypotony)의 가능성을 줄일 수 있고, 적당한 IOP를 유지할 수 있으며, 배출 위치 내에 정체된 안방수의 양을 제어할 수 있다. 배출 위치가 결막하 낭포인 경우, 낭포 내에 정체된 안방수의 양을 제어하는 것은 적절한 낭포 형태를 유지하고 섬유증의 양을 줄이는데 도움이 될 수 있다. 낭포 내에 정체된 안방수가 너무 많으면 섬유증으로 이어질 수 있다. 섬유아세포는 정체된 안방수에서 생성되고, 낭포 벽 상의 과다한 장력(즉, 낭포 내의 너무 높은 압력)은 낭포 파괴로 이어질 수 있다는 것이 상정되었다. 밸브로서 테이퍼형 암(750)의 사용은, 따라서, 적절한 낭포 유지로 이어질 수 있으며, 이는 이와 같이 유해한 부작용들의 가능성을 감소시킨다.
루멘 세척 밸브 시스템(700)은 전술한 바와 같이 압력 센서(P1,P2,P3)로부터의 판독값에 기초하여 제어될 수 있다. 본 발명의 루멘 세척 밸브 시스템(700)은 하우징(720)의 일부를 형성하는 기판 상에 층들이 증착되는 MEMS 프로세스를 이용하여 제조될 수 있다. 루멘 세척 밸브 시스템(700)의 모든 요소들은, 현재 이용가능한 녹내장 배출 장치들과 같이, 배출 위치 내로 연장하는 플레이트의 위 아래에 위치되거나 그 안에 내장될 수 있다.
도 8은 본 발명의 원리에 따른 섬유 세척 부재를 가진 루멘 세척 밸브의 사시도이다. 도 8의 실시예는, 도 8이 배출 위치 내에 위치되는 니들 헤드(810)를 또한 도시하고 있다는 것을 제외하고, 도 7의 실시예와 유사하다. 전형적으로, 배출 위치는 결막하 공간 내에 있다. 이러한 방식으로, 결막하 공간 내의 낭포는 하우징(710)을 빠져나오는 안방수를 수용한다. 니들 헤드(810)는 낭포에 섬유가 없도록 유지하거나 (낭포 파괴의 하나의 원인인)섬유증을 줄이기 위해 진동될 수 있다. 이러한 방식으로, 액츄에이터 암(740)이 움직이면, 니들 헤드(810)는 배출 위치(이 경우에서, 낭포) 내에서 움직이게 된다. 니들 헤드(810)는 섬유들을 축출하고 섬유증 조직의 성장을 방지할 수 있다.
도 9는 본 발명의 원리에 따라 섬유증을 세척하기 위한 안방수 분산 부재를 가진 루멘 세척 밸브의 사시도이다. 도 9의 실시예는, 도 9가 배출 위치 내에 위치되는 니들 헤드(910)를 또한 도시하고 있다는 것을 제외하고, 도 7의 실시예와 유사하다. 이 실시예에서, 니들 헤드(910)는 배출 위치 내에서 섬유를 세척하고, 및/또는 안방수를 배출 위치로 분산시키는 역할을 할 수 있다. 하우징(920)의 출구 단부는 안방수가 배출 위치로 흐를 수 있도록 하기 위해 개방된다. 니들 헤드(910)는 하우징 내부의 출구 부근에 위치한다. 니들 헤드(910)는 대체로 넓고 뭉툭함으로써, 니들 헤드가 진동할 때, 안방수가 배출 위치로 분산된다. 유체는 통상적으로 니들 헤드(910) 내로 에칭되어 있는 마이크로채널(930)을 통해 튜브(710)로부터 배출 위치로 전달된다. 낭포 형태를 보다 적절하게 유지하기(manage) 위해 낭포 압력을 줄이거나 및/또는 낭포 높이를 감소시키는, 배출 위치에서의 더 큰 유효 면적을 제공하는 것에 의해서, 안방수의 분산은, 통상적으로 낭포 형성 및/또는 섬유증 성장에 의해 생성되는, 배출 위치에서의 저항의 형성을 줄이는데 도움이 될 수 있다. 아울러, 안방수의 분산은, 통상적으로, 낭포 형성 및/또는 섬유증 성장에 의해 생성되는, 배출 위치와 연관된 유동 저항을 극복하기 위한 기계적 수단을 제공함으로써 배출 흐름에 도움이 될 수 있다.
도 10은 본 발명의 원리에 따른 하이브리드 외부 부재를 가진 루멘 세척 밸브의 사시도이다. 도 10의 실시예는 도 9의 실시예와 유사하다. 도 10에서, 넓은 니들 헤드(1010)와 추가적인 배출 홀(1030)들은 배출 위치(전형적으로, 결막하 낭포) 내에서 안방수의 넓은 분산을 가능하게 한다. 유체는 통상적으로 니들 헤드(1010) 내로 에칭되어 있는 마이크로채널(930)을 통해 튜브(710)로부터 배출 위치로 전달된다. 도 10에서, 하우징(1020)은 다수의 배출 홀(1030)들을 포함한 넓은 출구 단부를 갖는다. 또한, 하우징(1020)의 넓은 단부는 이 넓은 개구를 통해 안방수가 흐를 수 있도록 하기 위해 개방된다. 따라서, 도 10의 실시예에서, 안방수는 전방으로부터 튜브(710)를 통과하고, 하우징(1020)을 통과하여, 배출 홀(1030)들과 하우징(102)의 넓은 단부로 빠져나와 배출 위치 내로 흐른다. 니들 헤드(1010)가 진동할 때, 이는 배출 위치로부터 섬유를 세척하는 역할을 할 수 있다. 이는 안방수를 배출 위치로 분산시킬 수도 있다.
도 7 내지 도 10의 실시예들은 2개의 상이한 모드 - 테이퍼형 암(750)이 진동하거나 움직이는 루멘 세척 모드와, 튜브(710)를 통한 유체 유동을 제한하기 위해 테이퍼형 암(750)이 특정 위치 내에서 유지되는 밸브 모드 - 로 작동될 수 있다. 루멘 세척 모드에서, 테이퍼형 암(750)은 튜브(710)의 내부로부터 및/또는 배출 위치로부터 섬유로 된 물질을 세척하기 위해 움직이거나 진동할 수 있다. 루멘 세척 모드에서, 테이퍼형 암(750)은 배출 위치 내에서 안방수를 분산시키는데 도움이 될 수도 있다.
밸브로서 작동할 때, 테이퍼형 암(750)은 튜브(710)를 통한 안방수의 유동을 제한하기 위해 특정 위치 내에 유지될 수 있다. 테이퍼형 암(750)의 위치는 도 3 내지 도 6과 관련하여 전술한 바와 같이 압력 센서(P1,P2,P3)로부터의 압력 판독값에 기초하여 시간에 따라 변화될 수 있다. 이러한 방식으로, 임의의 IOP, 낭포 내의 압력, 유체 유동 속도 등이 테이퍼형 암(750)의 제어를 위한 기초가 될 수 있다.
도 11a는 본 발명의 원리에 따른 2개의 루멘 밸브 및 압력 센서 시스템을 도시한 도면이다. 도 11a에서, 능동형 밸브/루멘 세척 시스템의 튜브(710)는 전방과 배출 위치를 연결한다. 제 2 튜브(430)는 도 5에 도시된 바와 같은 엔드 캡(510)을 포함한다. 도 11a의 시스템은 도 5 및 도 6의 압력 센서와 도 7 내지 도 10의 능동형 밸브/루멘 세척 장치를 조합하고, 여기서, 후자는 제어 밸브(420)로서의 역할을 할 수 있다. 이러한 방식에서, 하나의 튜브(430)는 IOP를 측정하기 위해 사용될 수 있는 반면, 제 2 튜브(710)는 안방수를 배출하기 위해 사용될 수 있다. 건조한 위치(360)와 엔드 캡(510)의 압력 센서(P3) 감지부 간의 유체 소통이 튜브(1100)에 의해 제공될 수 있다.
도 11b는 다른 가능한 배열체이며, 단일의 튜브가 전방(340) 내에 위치한다. 도 11b에서, 엔드 캡(510)은 튜브(430) 내의 개구 내에 위치한다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 시스템과 함께 사용될 수 있는 이중 배관의 단면도이다. 도 12a에서, 2개의 루멘(430,710)이 단일의 튜브 내에 수용되어 있다. 도 12a는 이러한 이중 보어(dual bore) 배관 배열체를 나타낸다. 도 12b에서, 2개의 루멘(430,710)이 서로 결합된 2개의 분리된 튜브들 내에 수용되어 있다. 도 12b는 이 이중 라인(dual-line) 배관 배열체를 나타낸다. 또한 이중 루멘 장치의 다른 변형들도 본 발명과 함께 사용될 수 있다.
도 13은 본 발명의 원리에 따른 2개의 루멘 밸브 및 압력 센서 시스템의 사시도이다. 도 13에서, 2개의 튜브(430,710)들은 하나의 단부(전방 내에 위치하는 단부)에서 연결되고 나머지 하나의 단부(이 예에서, 결막하 공간 내에 위치하는 단부)로부터 분리되어 있다. 튜브(430)는 IOP를 측정하는 엔드 캡(510)을 갖는다. 튜브(710)는 테이퍼형 암(750)을 수용한다. 테이퍼형 암(750)은 튜브(710)의 내부를 세척하는 역할을 할 수 있다. 또한, 튜브(750)는 튜브(710)의 내부를 부분적으로 또는 전체적으로 차단할 수 있는 밸브로서 역할을 할 수 있다. 테이퍼형 암(750)은 도 7 내지 도 10에 도시된 시스템들 중 임의의 하나에 커플링된다. 배리어(350)는 루멘(710)의 출구로부터, 일반적으로 배출 위치(410)로부터 압력 센서(P3)를 분리한다. 이러한 방식으로, 압력 센서(P3)는 "건조한" 공간(360) 내에 있고, 대기압의 근사값을 측정한다. (테이퍼형 암(750)에 인접하여 도시된) 루멘(710)의 출구 단부는 "습한" 공간 내에 또는 배출 위치(410)와 같은 배출 위치에 위치한다. 전술한 바와 같이, 압력 센서(P2)는 "습한" 공간에 위치한다.
압력 모니터링 시스템 또는 능동형 배출 시스템을 위한 전력은 전술한 바와 같이 전원(205)에 의해 공급될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 전원(205)은 전력 발생기(1410)에 커플링된다. 전력 발생기(1410)의 일 예가 도 14에 도시되어 있다. 도 14에서, 전력 발생기(1410)는 로터(1430)에 커플링된 마이크로제너레이터(1420)를 갖는다. 이 예에서, 로터(1430)가 회전하면, 마이크로제너레이터(1420)는 전력을 발생시킨다. 따라서, 전력 발생기(1410)의 작동은 임의의 통상적인 발전기의 작동과 매우 유사하다. 로터(1430)가 샤프트에 연결된 4개의 패들을 갖는 것으로 도시되었으나, 임의의 로터 디자인이 채용될 수 있다. 또한, 유체의 흐름을 전력으로 변환하는 임의의 다른 유형의 장치가 채용될 수 있다. 도 14는 단지 일 예로서 의도된 것이다.
전력 발생기(1410)는 전방(340)으로부터 배출 위치(410)까지 안방수의 유체 유동을 활용(harnessing)할 수 있다. 임의의 녹내장 배출 장치의 일반적인 목적은 전방(340)으로부터 배출 위치(410)로 안방수를 분류시키는 것이므로, 안방수는 (이 경우, 튜브(430)와 같은 튜브를 통해서) 전방(340)으로부터 배출 위치(410)로 흐른다. 전방(340) 내에서의 유체 압력과 배출 위치(410) 내에서의 유체 압력 간의 자연적인 압력차가 존재하게 된다. 이 압력차는 안방수를 전방(340)으로부터 배출 위치(410)로 흐르도록 한다. 전력 발생기(1410)는 이러한 안방수의 유체 유동을 전력으로 변환시킨다.
전형적인 예에서, 튜브(430)를 통해 흐르는 안방수는 약 2 ㎕/min의 안방수 유동 속도에 기초하여 로터(1430)를 약 1 rpm으로 회전시킨다. 전방(340)과 배출 위치(410) 간의 압력차가 약 8㎜Hg이면, 전달할 수 있는 잠재적 전력은 하루에 약 25㎻(또는 약 2mJ의 에너지)이다. 이 전력은 전원(205)에 저장되어, 본원에 개시된 시스템(압력 센서들, 원격계측기, 능동형 밸브 등)에 전력을 공급하기 위해 사용될 수 있다.
도 15는 본 발명의 원리에 따른 로터의 일 실시예의 단부도이다. 도 15에서, 로터(1430)는 4개의 패들에 연결된 샤프트를 갖는다. 로터(1430)는 튜브를 통해 흐르는 유체를 활용하기 위해 튜브(430) 내에 위치된다. 화살표들은 튜브(430)를 통한 안방수 유체 유동 방향과 로터(1430)의 대응하는 회전 방향을 나타낸다. 주지하는 바와 같이, 도 15는 로터(1430)의 가능한 많은 구성중 하나를 도시하고 있다.
도 16은 본 발명의 원리에 따른 녹내장 배출 시스템 내에서 전력 발생기의 하나의 가능한 위치를 도시한 도면이다. 도 16의 예에서, 전력 발생기(1410)는 튜브(430) 내에 또는 튜브(430)를 따라 위치된다. 튜브(430)는 전방(340)을 배출 위치(410)로 분류시킨다. 밸브(420)는 전술한 바와 같이 튜브(430)의 단부에 위치한다. 이 예에서, 전력 발생기(1410)에 의해 발생된 전력은 밸브(420)(및 시스템의 다른 부품들)를 가동하기 위해 사용된다.
도 17은 본 발명의 원리에 따른 녹내장 배출 시스템에서 전력 발생기의 다른 가능한 위치를 도시한 도면이다. 도 17의 예에서, 전력 발생기(1410)는 튜브(430)의 단부에 위치한다. 여기서, 전력 발생기(1410)는 두가지 기능을 수행한다: 이는 전력을 발생시키고, 이는 밸브로서 작용한다. 전력 발생기(1410)가 튜브(430)를 통한 유체의 유동을 방해하기 때문에, 이 유동 저항은 튜브(430)를 통해 흐르는 안방수의 속도를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 즉, 전력 발생기(1410)는 능동형 밸브로서 작동될 수 있다. 또한, 로터의 회전은 (전술한 바와 같이) 루멘을 세척하는 기능을 할 수 있다.
도 17의 예에서, 마이크로제너레이터(1420)는 로터(1430)의 유동 저항을 변화시키도록 제어될 수 있다. 마이크로제너레이터(1420)가 (통상적인 전기 발전기와 같이) 간단한 자성 코어 및 코일 제너레이터인 경우, 로터(1430)를 회전시키기 위해 필요한 힘을 변화시키기 위해, 자성 코어와 코일 간의 거리가 변화될 수 있다. 로터(1430)를 회전시키기 위해 필요한 힘이 많으면 많을수록, 튜브(430)를 통해 흐르는 안방수에 대한 저항은 더 커진다. 역으로, 로터(1430)를 회전시키기 위해 필요한 힘이 적으면 적을수록, 튜브(430)를 통해 흐르는 안방수에 대한 저항은 더 작아진다. 안방수 유동에 대한 이 저항은 바람직한 IOP를 유지하기 위해 제어될 수 있다.
도 18은 본 발명의 원리에 따른 IOP 센서 및 펌프 및/또는 밸브 메커니즘을 도시한 도면이다. 도 18의 실시예는 능동형 밸브(420)를 펌프 및/또는 밸브 메커니즘(1810)으로 대체하고 있다. 도 18에서, IOP 센서 및 녹내장 배출 시스템은 3개의 압력 밸브(P1,P2,P3), 배출 튜브(430), 펌프 및/또는 밸브 메커니즘(1810) 및 분할기(350)를 포함한다. 압력 센서(P1)는 전방(340) 내에 위치되거나 전방(340)과 유체 소통하며, 압력 센서(P2)는 결막하 공간 내의 배출 위치에 위치되고, 압력 센서(P3)는 압력 센서(P1,P2)로부터 원격지에 위치된다. 압력 센서(P1)는 전방과 유체 소통하는 튜브 또는 루멘 내에 위치될 수도 있다. 따라서, 압력 센서(P1)는 전방 내의 압력을 측정하고, 압력 센서(P2)는 배출 위치에서의 압력을 측정하며, 압력 센서(P3)는 일반적으로 대기압을 측정하거나 그에 대응한다. 모든 다른 점에 있어서, 도 18의 실시예는 (전술한)도 3의 실시예와 유사하다.
도 19는 본 발명의 원리에 따른 펌프 및/또는 밸브 메커니즘의 하나의 가능한 응용예를 도시한 도면이다. 도 19의 실시예는 능동형 밸브(420)를 펌프 및/또는 밸브 메커니즘(1810)으로 대체하고 있다. 도 19에서, 펌프 및/또는 밸브 메커니즘(1810)을 가진 튜브(430)가 전방(340) 내에 하나의 단부가 배출 위치(410) 내에 나머지 하나의 단부가 놓이도록 위치되어 있다. 이러한 방식으로, 튜브(430)는 전방(340)으로부터 안방수를 배출 위치(410)로 배출한다. 펌프 및/또는 밸브 메커니즘(1810)은 전방(340)으로부터 배출 위치(410)까지 안방수의 흐름을 제어한다. 압력 센서(P1)는 전방 내에 위치되거나, 전방(340)과 유체 소통한다. 도 18의 실시예에 도시된 바와 같이, 압력 센서(P1)는 펌프 및/또는 밸브 메커니즘(1810)으로부터 상류에 위치한다. 이러한 방식으로, 압력 센서(P1)는 결막하 공간 내에 위치되지만, 전방(340)과 유체 소통한다. 모든 다른 점에 있어서, 도 19의 실시예는 (전술한)도 4의 실시예와 유사하다.
도 20은 본 발명의 원리에 따른 펌프 및 밸브 메커니즘의 일 실시예를 도시한 도면이다. 도 20에서, 메인 배출 튜브(2030)는 체크 밸브(250)와 능동형 밸브(270)를 갖는다. 바이패스 배출 튜브(2040)는 2개의 체크 밸브(255,260)와 펌프(280)를 갖는다. 능동형 밸브(270)는 구동기(2010)와, 챔버(2017)를 둘러싼 가요성 멤브레인(2015)을 포함한다. 마찬가지로, 펌프(280)는 구동기(2020)와, 챔버(2027)를 둘러싼 가요성 멤브레인(2025)을 포함한다.
도 20의 예에서, 능동형 밸브(270)는 바이패스 배출 튜브(2040)의 상류에 위치됨으로써, 이는 전방(340)으로부터 배출 위치(410)까지의 유동을 제어할 수 있다. 가요성 맴브레인(2015)은 메인 배출 튜브(2030)의 체적을 충진하기 위해 팽창됨으로써, 메인 배출 튜브(2030)의 단면적을 줄이고, 전방(340)으로부터 배출 위치(410)까지 유동 속도를 줄인다. 일 실시예에서, 챔버(2017)는 전기분해 용액을 수용하고 있으며, 통상적으로, 이는 KNO3, H2SO4, CaSO4, MgSO4, CaCO3, K2SO4, Na2SO4, LiSO4, NaOH, KOH, H2NO4 및 CuSO4 중 하나 또는 소금와 같은 소량의 전기분해 첨가제를 가진 물이다. 소금 첨가제가 사용되면, 상기 용액은 안과 수술 동안 눈 내로 흔히 투여되는 평형 염류 용액(BBS)일 수 있다. 구동기(2010)는 물을 전기분해하기 위해 다량의(the volume of) 물 또는 생리식염수에 전압을 인가하는 2개의 전극을 포함한다. 일반적으로 알려진 바와 같이, (하나 또는 그보다 많은 전극 쌍에 걸쳐(across) 인가되는 전압에 의해) 물을 통해 인가된 전류는 분자 결합을 끊어 수소와 산소 가스를 생산하게 된다. 가스의 체적이 물의 체적보다 훨씬 더 크기 때문에, 챔버(2017)는 팽창하여 가요성 맴브레인(2015)을 (풍선이 부푸는 것과 같이) 변위시킨다(deflecting). 구동기(2010)는 챔버(2017)의 체적을 제어하기 위해 전극에 인가되는 전압을 제어한다. 이러한 방식으로, 메인 튜브(2030)의 단면적이 (가요성 챔버(2017)의 체적을 증가시킴으로써) 감소되거나, (가요성 챔버(2017) 내의 수소와 산소가 훨씬 더 작은 물의 체적으로 재결합할 수 있도록 함으로써) 감소될 수 있다. 능동형 밸브(270)의 작동을 전기분해와 관련하여 설명하였으나, 챔버(2017)의 체적을 변화시키기 위해 다른 유형의 화학 반응 또는 메커니즘들이 사용될 수 있다. 선택한 접근법과 무관하게, 전극은 플래티늄, 금 및/또는 구리를 포함한 다수의 재료들일 수 있다.
도 20의 예에서, 펌프(280)는 능동형 밸브(270)와 본질적으로 동일한 방식으로 작동한다. 가요성 맴브레인(2025)은 바이패스 배출 튜브(2040)의 체적을 충진하기 위해 팽창됨으로써, 바이패스 배출 튜브(2040)의 단면적을 줄인다. 체크 밸브(255,260)는 한 방향으로(전방(340)으로부터 배출 위치(410)로)의 유동만을 허용한다. 챔버(2027)가 팽창함에 따라, 바이패스 배출 튜브(2040) 내에 포함된 체적은 감소한다. 체크 밸브(255,260) 때문에, 바이패스 배출 튜브(2040) 내에 포함된 유체는 바이패스 배출 튜브(2040)를 빠져나와 배출 위치(410) 내로 흐른다. 즉, 모든 3개의 체크 밸브(250,255,260)가 전방(340)으로부터 배출 위치(410)까지 한 방향으로만 유동할 수 있도록 배열된다. (챔버(2027)의 팽창에 의해) 바이패스 배출 튜브(2040)의 체적이 감소함에 따라, 바이패스 배출 튜브(2040) 내의 유체는 (배출 위치(410)를 향하여) 오직 한 방향으로만 갈 수 있다. 이 시간 동안, 유체는 메인 배출 튜브(2030)를 통해 전방(340)으로부터 직접 배출 위치(410)로 흐를 수 있다. 일반적으로, 메인 배출 튜브(2030)는 안방수가 통과하여 흐를 수 있는 바이패스 통로로부터 분리된 통로를 제공한다. 예를 들면, 바이패스 배출 튜브(2040)가 차단되거나, 펌프가 적절하게 작동하지 않으면, 이후 메인 배출 튜브(2030)는 안방수가 흐를 수 있는 통로를 제공한다. 체크 밸브(250)는 배출 위치(410)로부터 전방(340)으로의 역류를 방지한다.
일 실시예에서, 챔버(2027)는 다량의(a volume of) 물 또는 생리식염수를 포함한다(enclose). 구동기(2020)는 물을 전기분해하기 위해 다량의 물 또는 생리식염수에 전압을 인가하는 2개의 전극을 포함한다. 일반적으로 알려진 바와 같이, (하나 또는 그보다 많은 전극 쌍에 걸쳐 인가되는 전압에 의해) 물을 통해 인가된 전류는 분자 결합을 끊어 수소와 산소 가스를 생산하게 된다. 가스의 체적이 물의 체적보다 훨씬 더 크기 때문에, 챔버(2027)는 팽창하여 가요성 맴브레인(2025)을 (풍선이 부푸는 것과 같이) 변위시킨다. 구동기(2020)는 챔버(2027)의 체적을 제어하기 위해 전극에 인가되는 전압을 제어한다. 이러한 방식으로, 바이패스 배출 튜브(2040)의 단면적이 (가요성 챔버(2027)의 체적을 증가시킴으로써) 감소되거나, (가요성 챔버(2027) 내의 수소와 산소가 훨씬 더 작은 물의 체적으로 재결합할 수 있도록 함으로써) 감소될 수 있다. 펌프(280)의 작동을 전기분해와 관련하여 설명하였으나, 챔버(2027)의 체적을 변화시키기 위해 다른 유형의 화학 반응 또는 메커니즘들이 사용될 수 있다. 일 예에서, 챔버(2027)의 체적을 변화시키기 위해 (피스톤 또는 다른 가동부와 같은)기계적 메커니즘이 사용될 수 있다.
구동기(2020)는 바이패스 배출 튜브(2040)로부터 배출 위치(410)로 유체를 강제하기 위해 챔버(2027)를 팽창시키도록 작동할 수 있다. 또한, 구동기(2020)는 챔버(2027)의 체적이 감소할 수 있도록 함으로써, 바이패스 배출 튜브(2040)가 홀딩할 수 있는 유체의 체적을 증가킬 수 있다. 이 경우, 유체는 전방(340)으로부터 체크 밸브(255)를 통해 바이패스 배출 튜브(2040)로 인출된다. 그 다음, 구동기(2020)는 바이패스 배출 튜브(2040)로부터 배출 위치(410)로 유체를 강제하는 챔버(2027)를 팽창시키도록 작동할 수 있다. 이러한 방식으로, 체크 밸브(250,255,260)들의 배열체와 아울러 펌프(280)는 전방(340)으로부터 배출 위치(410)로 유체를 펌핑하기 위해 작동한다. 이러한 펌핑 작동이 도 21a, 도 21b, 도 22a, 도 22b 및 도 22c에 보다 명료하게 도시되어 있다.
도 21a 및 도 21b는 본 발명의 원리에 따른 펌프 및 밸브 메커니즘의 하나의 가능한 작동을 도시한 도면이다. 도 21a에서, 능동형 밸브(270)는 실질적으로 폐쇄 위치 내에 있다. 이 위치에서, 챔버(2017)는 메인 배출 튜브(2030)의 체적을 점유하여 그 단면적을 줄이기 위해 팽창함으로써, 전방(340)으로부터 배출 위치(410)로 유체를 제한한다. 도 21b는 바이패스 배출 튜브(2040)로부터 배출 위치(410)를 향해 유체를 강제함으로써 펌핑 작용을 유발하는 챔버(2027)의 팽창을 도시하고 있다.
도 22a 내지 도 22c는 본 발명의 원리에 따른 펌프 메커니즘과 상기 펌프 메커니즘의 하나의 가능한 작동을 도시한 도면이다. 이 도면들에서, 상기 메커니즘(1810)은 펌프(280)를 포함한다(능동형 밸브(270)는 존재하지 않음). 이 방식에서, 단일의 튜브(메인 배출 튜브(2030))가 펌프(280)와 함께 채용된다. 전방(340)으로부터 배출 위치(410)로만 유체가 흐르도록 체크 밸브(255,260)들이 배열된다. 도 22a는 펌프의 오프 상태를 도시하고 있다. 도 22a에서, 구동기(2020)는 챔버(2027)를 그 저체적 구조로 유지한다. 예컨대, 전기분해를 사용할 때, 구동기(2020)는 도 22a에서 전극에 전압을 인가하지 않는다. 도 22b에서, 구동기(2020)는 챔버(2027)가 팽창하도록 함으로써, 메인 배출 튜브(2030)의 체적을 감소시킨다. 메인 배출 튜브(2030) 내의 유체는 배출 위치(410)내로 지향된다. 예컨대, 전기분해를 사용할 때, 구동기(2020)는 챔버(2027)를 팽창시키는 가스를 생산하기 위해 전극에 걸쳐 전압을 인가한다. 도 22c에서, 구동기(2020)는 챔버(2027)가 그 저체적 상태로 복원될 수 있도록 한다. 챔버(2027)의 체적이 감소함에 따라, 메인 배출 튜브(2030)의 체적이 증가함으로써, 체크 밸브(255)를 통해 유체가 인출된다. 그 다음, 이 유체는 사이클이 반복될 때 배출 위치(410)로 지향될 수 있다.
채용된 체크 밸브(250,255,260)들은 임의의 바람직한 크래킹 압력(cracking pressure)을 가질 수 있다. 체크 밸브들의 한가지 기능은 전방(340)으로부터 배출 위치(410)까지 한 방향으로의 유체 유동을 보장하는 것이다. 예컨대, 플랩퍼(flapper) 또는 리드(Reed) 밸브와 같은, 임의의 유형의 체크 밸브 또는 일방향 밸브가 사용될 수 있다.
구동기(2020)는 챔버(2027)의 체적을 점진적으로 증가시키거나, 챔버(2027)의 체적을 급격하게 증가시키도록 작동될 수 있다. 구동기(2020)가 챔버(2027)의 체적을 점진적으로 증가시키도록 작동하면, 배출 위치(410) 내로의 유체 유동은 점진적일 수 있다. 구동기(2020)가 챔버(2027)의 체적을 급격하게 증가시키도록 작동하면, 배출 위치(410)로의 유체 흐름은 급격할 수 있다. 이와 같은 유체의 급격한 이동은 배출 위치 또는 튜브 내에서의 폐색을 제거하는 역할을 할 수 있다. 배출 위치(410)가 낭포인 경우, 낭포를 바람직한 크기 및/또는 압력으로 유지하기 위해, 낭포로 배출되는(expelled) 유체의 속도가 제어될 수 있다. 즉, 배출 위치(410)로의 유체 유동 속도를 제어함으로써, 배출 위치(410)가 최적의 상태(fashion)로 유지될 수 있다. 예를 들면, 배출 위치는 단지 주어진 시간 주기 동안 특정 체적의 유체를 처리할 수 있도록 될 수 있다. 구동기(2020)는 이 유체 체적이 주어진 시간 동안 수용가능한 양을 초과하지 않도록 챔버(2027)의 체적을 제어할 수 있다.
마찬가지로, 구동기(2020)는 챔버(2027)의 체적을 점진적으로 감소시키거나, 챔버(2027)의 체적을 급격하게 감소시키도록 작동될 수 있다. 구동기(2020)가 챔버(2027)의 체적을 점진적으로 감소시키도록 작동하면, 전방(340)으로부터의 유체 유동은 점진적일 수 있다. 구동기(2020)가 챔버(2027)의 체적을 급격하게 감소시키도록 작동하면, 전방(340)으로부터의 유체 흐름은 급격할 수 있다. 이와 같은 유체의 급격한 이동은 전방(340)으로부터 이어지는 튜브들 내에서의 폐색을 제거하는 역할을 할 수 있다.
본 발명의 다른 작동에서, 환자가 수면중인 야간에 능동형 펌핑이 이루어질 수 있다. 전형적으로, 녹내장 환자의 IOP는 아침에 최고이다(그리고, IOP는 야간 동안에도 변동할 수 있다). 밸브(270) 및/또는 펌프(280)를 제어하기 위해 IOP 센서를 사용하는 것은, 야간 동안에 적절한 IOP를 유지하는데 도움이 될 수 있다. 또한, 환자가 마스크를 착용할 수 있으며, 또는 펌프 및/또는 밸브 메커니즘(1810)에 전력을 제공하는 장치를 인근에 가질 수 있다. 이러한 방식으로, 외부 장치가 인근에 있을 때, 바람직한 IOP를 유지하기 위해 펌프 및/또는 밸브가 작동될 수 있다. 환자가 깨어있을 때, 펌프 및/또는 밸브 메커니즘(1810)은 전력을 훨씬 적게 소비하는 주간 모드(daytime operation)로 설정될 수 있다. 예를 들면, (외부 장치가 인근에 없을 때) 주간 동안에 최소한의 펌핑이 발생하거나 또는 펌핑이 전혀 발생하지 않는 채로, 전력 소비가 고려사항이 아닐 때에 야간에 능동적 펌핑이 발생할 수 있다. 일 예에서, 펌프는 낭포 체적이 눈 내로 배출될 때까지 환자가 수면중일 때 작동한다. 이 시간 동안, 배출 영역(예컨대,결막하 공간)이 일시적으로 차단될 수 있으며, 배출이 재개되는 한계값으로 IOP가 상승할 때까지 더 많은 안방수가 자연 유출 경로를 통해 흐르도록 강제한다. 야간에 낭포를 비움으로써, 그 다음 수면 시간에 전방으로부터의 유동이 빈 낭포 공간 내로 배출됨으로써, 배압이 거의(little) 또는 전혀 없는 배출을 제공하고, 목표 IOP가 설정될 수 있도록 한다. 목표 IOP 또는 그와 근사한 IOP를 유지하기 위해 능동형 밸브(2010)(도 20 참조) 또는 압력 구동식 안전 밸브가 사용된다.
이상으로부터, 본 발명은 IOP 센서에 의해 제어될 수 있는 루멘 세척 밸브를 제공한다는 것을 이해할 것이다. 본 발명은 루멘을 세척할 수 있고, 안방수를 분산시킬 수 있으며, 및/또는 배출 위치로부터 섬유로 된 물질을 세척할 수 있는 밸브형 장치를 제공한다. 또한, 본 발명은 이러한 시스템에 전력을 공급하기 위해 사용될 수 있는 이식가능한 전력 발생기를 제공한다. 또한, 본 발명은 전기분해 또는 다른 팽창 기술에 의해 구동되는 능동형 펌프 및/또는 밸브 메커니즘을 제공한다. 본 발명은 예로서 본 명세서에 개시되었으며, 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예들은 본 명세서에 개시된 발명의 실시예 및 상세한 설명으로부터 당업자들에게는 명백해질 것이다. 상세한 설명과 실시예는 단지 예시로서 고려되어야 하며, 본 발명의 진정한 사상과 범위는 하기의 특허청구범위에 의해 규정되는 것으로 하고자 한다.

Claims (31)

  1. 눈의 전방(anterior chamber) 내에 위치되도록 구성된 제 1 단부와 배출 위치 내에 위치되도록 구성된 제 2 단부를 가진 튜브;
    상기 튜브와 소통하고, 챔버를 둘러싼 가요성 맴브레인과 구동기를 포함하는 펌프;
    상기 펌프의 상류에 위치된 제 1 체크 밸브; 및
    상기 펌프의 하류에 위치된 제 2 체크 밸브;를 포함하고,
    상기 전방으로부터 상기 배출 위치로 유체를 펌핑하기 위해 상기 챔버의 체적이 변화되는,
    녹내장 배출 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버는 물을 수용하고, 상기 구동기는 물의 전기분해를 실행하도록 구성된,
    녹내장 배출 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 구동기는 상기 물과 접촉하는 한 쌍의 전극들을 포함하는,
    녹내장 배출 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 배출 위치는 결막하 공간, 맥락막상강 공간, 공막하 공간, 모양체상강 공간, 쉴렘관, 집결관, 상공막 정맥, 및 포도막-공막 경로로 이루어진 군으로부터 선택된,
    녹내장 배출 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동기에 커플링된 전원을 더 포함하는,
    녹내장 배출 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 전방과 유체 소통하도록 위치된 제 1 압력 센서; 및
    상기 배출 위치 내에 위치된 제 2 압력 센서;를 더 포함하고,
    상기 제 1 압력 센서와 상기 제 2 압력 센서로부터의 판독값들 간의 차이가 상기 전방과 상기 배출 위치 간의 압력차와 유사한,
    녹내장 배출 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 압력 센서와 상기 제 2 압력 센서로부터의 판독값들이 상기 펌프를 제어하기 위해 사용되는,
    녹내장 배출 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    눈의 전방과 유체 소통하도록 위치된 제 1 압력 센서; 및
    대기압을 측정하거나 근사화(approximates)하도록 상기 제 1 압력 센서로부터 원격지에 위치된 원격 압력 센서;를 더 포함하고,
    상기 제 1 압력 센서와 상기 원격 압력 센서로부터의 판독값들 간의 차이가 안압과 유사한,
    녹내장 배출 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 원격 압력 센서는 눈의 결막하 공간 내에 위치된,
    녹내장 배출 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 압력 센서와 상기 원격 압력 센서로부터의 판독값들이 상기 펌프를 제어하기 위해 사용되는,
    녹내장 배출 장치.
  11. 눈의 전방 내에 위치되도록 구성된 제 1 단부와 배출 위치 내에 위치되도록 구성된 제 2 단부를 가진 메인 배출 튜브;
    상기 메인 배출 튜브와 병렬로 유체 커플링된 바이패스 배출 튜브;
    상기 바이패스 배출 튜브와 소통하고, 제 1 챔버를 둘러싼 제 1 가요성 맴브레인과 제 1 구동기를 포함하는 펌프;
    상기 펌프의 상류에 위치된 제 1 체크 밸브;
    상기 펌프의 하류에 위치된 제 2 체크 밸브;
    상기 제 1 체크 밸브의 상류에 위치되고, 제 2 챔버를 둘러싼 제 2 가요성 맴브레인과 제 2 구동기를 포함하는 능동형 밸브; 및
    상기 능동형 밸브와 상기 메인 배출 튜브의 제 2 단부 사이에 위치된 제 3 체크 밸브;를 포함하고,
    상기 전방으로부터 상기 배출 위치로 유체를 펌핑하기 위해 상기 제 1 챔버의 체적이 변화되는,
    녹내장 배출 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 또는 제 2 챔버는 물을 수용하고, 상기 제 1 또는 제 2 구동기는 물의 전기분해를 실행하도록 구성된,
    녹내장 배출 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 또는 제 2 구동기는 상기 물과 접촉하는 한 쌍의 전극들을 포함하는,
    녹내장 배출 장치.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 배출 위치는 눈의 결막하 공간인,
    녹내장 배출 장치.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 구동기들에 커플링된 전원을 더 포함하는,
    녹내장 배출 장치.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 전방과 유체 소통하도록 위치된 제 1 압력 센서; 및
    상기 배출 위치 내에 위치된 제 2 압력 센서;를 더 포함하고,
    상기 제 1 압력 센서와 상기 제 2 압력 센서로부터의 판독값들 간의 차이가 상기 전방과 상기 배출 위치 간의 압력차와 유사한,
    녹내장 배출 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 압력 센서와 상기 제 2 압력 센서로부터의 판독값들이 상기 펌프 또는 상기 능동형 밸브를 제어하기 위해 사용되는,
    녹내장 배출 장치.
  18. 제 11 항에 있어서,
    눈의 전방과 유체 소통하도록 위치된 제 1 압력 센서; 및
    대기압을 측정하거나 근사화하도록 상기 제 1 압력 센서로부터 원격지에 위치된 원격 압력 센서;를 더 포함하고,
    상기 제 1 압력 센서와 상기 원격 압력 센서로부터의 판독값들 간의 차이가 안압과 유사한,
    녹내장 배출 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 원격 압력 센서는 눈의 결막하 공간 내에 위치된,
    녹내장 배출 장치.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 압력 센서와 상기 원격 압력 센서로부터의 판독값들이 상기 펌프 또는 상기 능동형 밸브를 제어하기 위해 사용되는,
    녹내장 배출 장치.
  21. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 챔버의 체적이 상기 메인 배출 튜브를 적어도 부분적으로 차단하기 위해 변화되는,
    녹내장 배출 장치.
  22. 눈의 전방 내에 위치되도록 구성된 제 1 단부와 배출 위치 내에 위치되도록 구성된 제 2 단부를 가진 배출 튜브;
    상기 배출 튜브와 소통하고, 챔버를 둘러싼 가요성 맴브레인과 구동기를 포함하는 능동형 밸브; 및
    상기 능동형 밸브와 상기 메인 배출 튜브의 제 2 단부 사이에 위치된 체크 밸브;를 포함하고,
    상기 배출 튜브를 적어도 부분적으로 차단하기 위해 상기 챔버의 체적이 변화되는,
    녹내장 배출 장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 챔버는 물을 수용하고, 상기 구동기는 물의 전기분해를 실행하도록 구성된,
    녹내장 배출 장치.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 배출 위치는 눈의 결막하 공간인,
    녹내장 배출 장치.
  25. 제 22 항에 있어서,
    상기 구동기에 커플링된 전원을 더 포함하는,
    녹내장 배출 장치.
  26. 제 22 항에 있어서,
    상기 전방과 유체 소통하도록 위치된 제 1 압력 센서; 및
    상기 배출 위치 내에 위치된 제 2 압력 센서;를 더 포함하고,
    상기 제 1 압력 센서와 상기 제 2 압력 센서로부터의 판독값들 간의 차이가 상기 전방과 상기 배출 위치 간의 압력차와 유사한,
    녹내장 배출 장치.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 제 1 압력 센서와 상기 제 2 압력 센서로부터의 판독값들이 상기 능동형 밸브를 제어하기 위해 사용되는,
    녹내장 배출 장치.
  28. 제 22 항에 있어서,
    눈의 전방과 유체 소통하도록 위치된 제 1 압력 센서; 및
    대기압을 측정하거나 근사화하도록 상기 제 1 압력 센서로부터 원격지에 위치된 원격 압력 센서;를 더 포함하고,
    상기 제 1 압력 센서와 상기 원격 압력 센서로부터의 판독값들 간의 차이가 안압과 유사한,
    녹내장 배출 장치.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 원격 압력 센서는 눈의 결막하 공간 내에 위치된,
    녹내장 배출 장치.
  30. 제 28 항에 있어서,
    상기 제 1 압력 센서와 상기 원격 압력 센서로부터의 판독값들이 상기 능동형 밸브를 제어하기 위해 사용되는,
    녹내장 배출 장치.
  31. 환자의 눈의 안압을 제어하기 위한 방법으로서,
    환자가 수면중일 때 눈의 전방으로부터 안방수를 펌핑하도록 펌프를 활성화시키는 단계; 및
    환자가 깨어있을 때 상기 펌프를 비활성화시키는 단계;를 포함하는,
    안압 제어 방법.
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